摘要：本文谈及了公路中各种挡土墙的型式及应用，就悬臂式挡土墙的设计做了一些探讨，对悬臂式挡土墙的尺寸计算作了详细分析，并与其它挡墙型式在公路工程中的应用进行比较，得出悬臂式挡土墙在公路中应用的优点，提出在公路中的适用条件。
关键词：悬臂式挡土墙，基底应力，土压力，剪力，弯矩
Abstract: this article talked about the road of the retaining wall in the type and application, cantilever retaining wall design to do some research and to cantilever retaining wall"s size calculation analyzed and retaining wall with other type in highway engineering application of comparison, draw the cantilever retaining wall in the road of the applications of the advantages, put forward the suitable conditions in the road.
Keywords: cantilever retaining wall, the basal stress, soil pressure, shear and moment
中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：
挡土墙是用于防止或者是阻止土体坍塌的建筑物，挡土墙在工程中的投资比例较大，但挡土墙关系到整个工程的安全，具有关键的作用。在交通工程中，由于地理环境、工程地质以及水文特征等的不同选用不同的的挡土墙。常用的挡土墙型式如：重力式挡土墙、衡重式挡土墙、钢筋混凝土扶壁式挡土墙、加筋土挡土墙以及锚杆式挡土墙等。挡土墙的设计要满足以下几个基本要求:a.根据墙体的高度、地基条件、施工条件以及材料等来确定合理的结构形式；b.考虑填土及地基的选取，依据挡土墙的各种条件等，有合理的断面设计。其设计的基本内容包括：挡土墙的稳定性检验，即抗滑稳定、抗倾稳定以及地基应力验算等；挡土墙的结构设计；挡土墙的细部构造设计三个方面的内容。下面就具体谈谈公路中各种挡土墙的型式及应用，重点分析下悬臂式挡土墙在公路中的应用。
1.常见挡土墙的型式及应用。
（1）钢筋混凝土扶壁式挡土墙。
该挡土墙适用于石料短缺、地基承载力比较小的填方路段。优点是可提高挡土墙砌筑的高度。但要求挡土墙的底板宽度要足够，否则基底应力出现过载。该挡土墙的缺点是耗费钢材量大、造价较高、施工较难。
（2）衡重式挡土墙。
衡重式挡土墙的适用条件与重力式挡土墙相同。但相比之下，它可适当提高挡土墙的高度。它在具备重力式挡土墙的全部优点外，它可以基底应力保持平衡，利用的是下墙的衡重平台使整个墙身的重心后移。
（3）加筋土挡土墙。
适用于一般地区的路肩及路堤式工程中。但不宜用于滑坡、坍塌以及水流冲刷严重的地段。挡土墙的高度不宜超过12米。该挡土墙具有造价低廉、易于施工的优点，经济性较强。
（4）扶壁式挡土墙。
扶壁式挡土墙一般用于石料不足或者是地基承载力较低的路段。其施工简单、造价低、外形美观，属于轻型支挡结构，其墙体高度不宜超过15米。
2.悬臂式挡土墙设计。
悬臂式挡土墙是由立壁、墙趾板以及墙踵板三个钢筋混凝土悬臂构件组成。整体呈一个倒“T”字形。结构设计一般包括五个方面的内容：墙身的构造设计、墙身的截面尺寸拟定、墙身的配筋设计、结构的稳定性和基底应力的测量、以及挡土墙结构设计施工图的绘制。悬臂式挡土墙的立壁高度依据工程的具体情况而定，立壁及底板厚度由强度控制，趾板、踵板的长度由墙体的整体稳定控制。在确定了挡土墙高度尺寸后,挡土墙各部位的尺寸大小既要满足结构的稳定性,也要满足建筑规范要求。墙趾板的长度依据墙体的倾覆稳定和基底应力、偏心距等来决定，厚度和墙踵板一致。而底板的宽度由墙体的稳定性来确定。如果墙后的地下水位较高，同时地基承载力较小时，底板的宽度也要随之而增大。此外，为了增加挡土墙的抗滑稳定性，可在底板安装凸榫。
3.悬臂式挡土墙的计算。
3.1土压力计算
对于悬臂式挡土墙，通常采用朗金理论来计算通过墙踵的竖直面上的土压力E，然后结合位于该竖直面与墙背间的土重，得到作用于墙上的总压力。
悬臂式挡土墙土压力分布，如图示。
悬臂式挡土墙土压力分布图
其总压力为
E= γH K
K=cosβ
式中：K――朗金土压力系数，可由有关手册查得。
当地面为水平时，β=0时，
K= =tan (450－ )
土压力的方向平行于地面。
在墙身结构验算中，将总土压力,E，分为EH1 和EB3,分别作用于立壁及踵板上.总土压的分布图为△ab,c,,其中△abc 部分作用在立壁上，合力为EH1梯形bb，c，c部分作用于踵板上，合力为EB3，bc线平行于地面，通过立壁与踵板的拐角点d。踵板还承受填土G1+G2的垂直压力。
悬臂式挡土墙的土压力，也可以采用库伦方法计算，计算时应验算是否出现第二破裂面。若条件成立，计算时假定踵板上所受的垂直力为第二破裂面以下踵板以上的土重力与主动土压力垂直分力之和，立壁则承受主动土压力的全部水平力。
3.2.地板宽度计算
1） 夹块宽度
同立壁底部厚度B2，计算方法后面介绍。
2） 踵板宽度
踵板宽度受滑动稳定控制，要求
[K0]EX=ƒΣＮ
式中：[K0]――滑动稳定系数，对加设凸榫前，要求满足K0≥1.0；
∑N――地板上所承受的垂直荷载，等于∑G+Ey；
∑G――底板上填土及圬工重力，在墙身尺寸未定前，暂行估算。
3） 趾板宽度
趾板宽度B1除高墙受倾覆稳定系数K0控制外，一般都由地基应力或偏心距e来决定，要求墙踵不出现拉应力。
4） 底板宽度
∑B=B1+B2+B3+ΔB3（6-90）
若按∑B计算的地基应力σ > [σ] 或e>∑B/6时，应根据加宽基础的方法加宽B1，以满足上述要求。
3.3.底板厚度计算
主要取决于结构要求和截面强度要求。
结构要求：趾板与踵板同厚（指与中间夹块连接处，趾端部不宜小于30cm，踵板顶面要求水平）。
强度计算：主要根据配筋率及构件裂缝宽度控制板的厚度。
3.4.立壁厚度计算
立壁厚度（即中央块的宽度）取决于结构要求和强度要求。
1） 结构要求
立壁顶部最小厚度采用15-25cm，路肩墙不宜小于20cm。胸墙一般不做垂直坡面，以免因挡墙变形、地基不均匀沉陷及施工误差等因素的影响，造成立壁前倾。通常采用的坡率是1:0.02-1:0.05.
2） 立壁弯矩及剪力计算，如图示。
立壁弯矩及剪力图
土压力EH1=γH1（0.5H1+h0）K(6-97)
ExH1=EH1cosβ=γH1（0.5H1+h0）Kcosβ(6-98)
剪力QH1=ExH1
弯矩 MH1=16 γH cosβ(H1+3h0)K
式中：EH1，ExH1，EyH1――墙高为H1时的主动土压力及水平分力和垂直分力；
3） 厚度计算
厚度计算与底板厚度计算相同，按下列两式计算，取其大者。
（1） 根据配筋率确定截面厚度（见式6-95）
h≥
（2） 以斜裂缝开展控制（见式6-96）
h≥
3.5.墙身稳定及基底应力验算
具体验算方法同前述。
4.悬臂式挡土墙与其它挡土墙相比，所具有的优势。
悬臂式挡土墙的适用条件与扶壁式挡土墙类似，多用于石料短缺及地基承载力较低的路段。悬臂式挡土墙也属于轻型支挡结构。这种挡土墙具有厚度薄、重量小、经济性好以及对地基承载力要求低等优点。由于刚性挡土墙的体型巨大、占地较多、材料消耗多、对地基承载力要求高,所以刚性挡土墙在城市地区的应用受到很多的限制,于是各种轻型挡土墙, 例如：悬臂式挡土墙 、扶壁式挡土墙、锚定板挡土墙以及加筋土挡土墙等应运而生并且得到了广泛的应用。其中悬臂式挡土墙主要依靠墙身自重以及墙踵板上方填土的重力来保证自身的稳定性的，而墙趾板也大大增加了其抗倾覆稳定性，同时减小了基底压力，地基承载力要求较低。力臂加长, 且力矩增大, 这无疑对稳定有利。
结束语
悬臂式挡土墙凭借其自身的优势，在我国公路中有着广泛的应用，在将来的设计与实践中，对挡土墙要不断创新，更加合理、有效地应用，能适用于各种公路建设的特点，从而将我国的公路建设得更加完善。
参考文献：
[1]付春晓，雷俊卿，公路悬臂挡土墙抗震设计计算分析[J]，公路交通，2006，(02)
[2]凌玲，低承载力地基条件下轻型挡土墙结构体系的应用研究[D]，重庆交通大学，2010
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
http://m.zgzsclpt.com/content/203652.html
推荐访问:挡土墙 悬臂 公路