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工程管理前沿【2020年第01期】

  • ID:271612
  • 浏览:6294
  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-03-24 16:24:05
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

加强衡重式挡土墙稳定性研究

2020-04-07 13:06:23 工程地质学 郭科萱
资料简介

摘要:挡土墙 在各类工程建设中的设置主要起着安全防护作用,防护作用可归纳为俩类:一是岸坡与边坡防护,二是结构物自身防护。多数情况下,挡土墙的安全对建筑工程的安全起着决定性作用,因此,优化设计的同时确保挡土墙的安全是设计者的首要工作。本文将通过对衡重式挡土墙的设计原理及施工工艺进行研究,提出合理的优化建议。

加强衡重式挡土墙稳定性研究

郭科萱

湖北省交通规划设计院江城分院

摘要:挡土墙在各类工程建设中的设置主要起着安全防护作用,防护作用可归纳为俩类:一是岸坡与边坡防护,二是结构物自身防护。多数情况下,挡土墙的安全对建筑工程的安全起着决定性作用,因此,优化设计的同时确保挡土墙的安全是设计者的首要工作。本文将通过对衡重式挡土墙的设计原理及施工工艺进行研究,提出合理的优化建议。

关键词:衡重式挡土墙、结构受力形式、结构稳定性

中图分类号:P642.3 文献标识码:A

1、应用背景

挡土墙是预防土体坍塌或截断土坡延伸的构筑物,由于其在美观性、工程造价、施工难易程度以及安全防护效果等方面有着显著优势,因此被广泛运用于水利、水电、公路、铁路、桥梁、房屋、矿山、码头等工程建设中。其中衡重式挡土墙相对于承重式挡土墙在上下墙的中间设计了衡重台,使得墙身的重心整体后移,基底的应力趋向平衡,既能有效提高挡土的高度,也能明显增加墙体抗倾覆的稳定性。当采用重力式挡土墙需要较大工程量的情况下可以改用衡重式挡土墙,墙高通常在12米以下,可显著减少工程圬工量。但是由于衡重式挡土墙自身结构特点,具有较强的局限性,稳定性控制难度较高,因此一直以来无法得到更广泛的应用,因此对于加强衡重式挡土墙的专题研究具有重要意义。

2、衡重式挡土墙结构形式及应用范围

2.1衡重式挡土墙结构形式

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2.1衡重式挡土墙结构形式

(1)上下墙背间有衡重台,利用衡重台上填土重力和墙身自重共同作用维持其稳定。

(2)其断面尺寸较重力式小,且因墙面陡直、下墙墙背仰斜,可降低墙高和减少基础开挖量,但地基承载力要求较高。

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2.2衡重式挡土墙与仰斜式挡土墙结构比较图

2.2衡重式挡土墙结构应用范围

(1)多用在地面横坡陡峻的路肩墙,也可作路堤墙和路堑墙。

(2)由于衡重台以上有较大的容纳空间,上墙墙背加缓冲墙后,可作为拦截崩坠石之用。

3、衡重式挡土墙结构受力形式

3.1衡重式挡土墙结构破坏形式

滑移失稳、倾覆失稳、不均匀沉陷、墙身断裂

3.2衡重式挡土墙验算项目

(1)抗滑稳定性

(2)抗倾覆稳定性

(3)墙身截面验算:法向应力及偏心距验算、剪应力验算

(4)基底应力及合力偏心距验算

(5)斜截面剪应力验算

4、衡重式挡土墙结构应用现状

衡重式挡土墙设计计算过程较为复杂,常规设计通常通过套用设计图集加以修改实现。但工程实际中工程地质情况千差万别,通常设计与实际吻合度较差,于是多采用折衷的方法对断面尺寸予以调整;因为缺乏准确的设计数据以及对于施工注意事项没有成熟认知,衡重式挡土墙在工程建设及应用时往往存在问题较多,例如:

(1)地基的承载力不足造成的墙体下沉开裂;

(2)断面的尺寸不准确造成的墙体平衡失效,倾覆事故;

(3)有材料不符合规格造成的墙体缺乏抗压、抗剪的强度;

(4)处理不当,墙体后排水造成地基浸水、承载力下降。

(5)使用过程中水泥混凝土易出现裂缝断板,防护能力下降。

5、针对加强衡重式挡土墙结构稳定性建议

5.1、增加抗滑稳定性

(1)设置倾斜基底

设置向内倾斜的基底,可以增加抗滑力或减少滑动力,从而增加了抗滑稳定性。

基底倾斜角越大,越有利于抗滑稳定性,但应考虑挡土墙连同地基土体一起滑走的可能性。通常土质地基不陡于1:5;岩石地基不陡于1:3。

(2)增大基底摩擦系数(换填材料)

可采取改善地基以增加基底摩擦系数(如在黏性土地基内夯嵌碎石)、改变墙身断面形式等方法来增加抗滑稳定性。

(3)采用凸榫基础

在挡土墙基础底面设置混凝土凸榫与基础连成整体,利用榫前土体产生的被动土压力增加挡土墙的抗滑稳定性。

5.2 增加抗倾覆稳定性

(1)展宽墙趾

在墙趾处展宽基础以增加稳定力臂,是增加抗倾覆稳定性的常用方法。但在地面横坡较陡处,会因此引起墙高增加。

(2)改变墙面及墙背坡度

改缓墙面坡度可增加稳定力臂。改陡俯斜墙背或改为仰斜墙背可减少土压力。 在地面横坡较陡处,均须注意对墙高的影响。

(3)改变墙身断面类型

当地面横坡较陡时,应使墙胸尽量陡立,这时可改变墙身断面类型,如改用衡重式墙或者墙后架设卸荷平台、卸荷板,以减少土压力并增加稳定力矩。

5.3提高地基承载力或减少基底应力措施

若挡土墙的基底应力及合力偏心距验算不满足要求,则采用适当的措施以降低基底应力及减小偏心距。常用的措施有:

(1)加宽墙趾或扩大基础,以加大承压面积,调整偏心距;

(2)加固地基或换土,以提高地基承载力;

(3)调整墙背坡度或断面形式以减小偏心距。

6加强预防早期开裂断板建议

(1)严格控制原材料指标以保证混凝土质量。

(2)加强基层标高、平整度的控制。

(3)严格控制混凝土配合比。

(4)严格控制施工工艺。

(5)边界影响的控制

7、总结

经过以上对于公路衡重式挡土墙优化设计方法与应用的研究,我们深刻认识到对于衡重式挡土墙的设计优化在工程建设方面的巨大意义,正是因为有了优化设计,才能有效缓解计算量大,且繁杂还难以得到最为经济合理设计方案的不足,通过结合实际的建设问题改进设计中的不足,使得衡重式挡土墙建设应用再上一个台阶。

参考文献

[1]康海贵,孙英伟.近破波对直立建筑物的作用力及冲击流场研究[J].水运工程学报,2010, 3:21-26.

[2]胡聪.高陡边坡危岩体失稳机理及其崩塌滚石运动规律[D].山东大学,2014.

[3]黄润秋,刘卫华.基于正交设计的滚石运动特征现场试验研究[J].岩石力学与工程学报,2009,28(5): 882-891.