直立式加筋挡土墙稳定性数值模拟分析
文章编号：１６７３－５１９６（２０１１）０２－０１０６－０５
直立式加筋挡土墙稳定性数值模拟分析
朱彦鹏，毕东涛，周 勇
（兰州理工大学土木工程学院，甘肃兰州 ７３００５０）
摘要：采用ＡＤＩＮＡ软件对直立式加筋土挡土墙的变形机制进行有限元数值模拟分析．通过数值模拟分析，对加筋
土挡墙等效塑性应变、水平位移及墙面板变形的分布规律进行探讨，为保证计算精度，程序采用８节点的四边形单
元对挡墙的稳定性进行分析．分析结果表明，在土坡中设有加筋，可以有效地改善土坡的工作性能，可以使其水平
位移协调、均匀，加筋能明显提高挡土墙的稳定性．
关键词：加筋土挡土墙；水平位移；有限元；ＡＤＩＮＡ
中图分类号：ＴＵ４３２ 文献标识码：Ａ
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ
ｖｅｒｔｉｃａｌ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｗａｌｌ
ＺＨＵ Ｙａｎ－ｐｅｎｇ，ＢＩ Ｄｏｎｇ－ｔａｏ，ＺＨＯＵ Ｙｏｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖ．ｏｆ Ｔｅｃｈ．，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｗａｌｌ ｗａｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙｕｓｉｎｇ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆｏｒ ＡＤＩＮＡ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｐｌａｓｔｉｃ ｓｔｒａｉｎ，ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｌｌ ｐｌａｔｅ ａｒｅ ｅｘｐｌｏｒｅｄ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｅ－ｃｉｓｉｏｎ，ｔｈｅ ｑｕａｄｒａｎｇｕｌａｒ ｅｌｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ８ｎｏｄｅｓ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｔａｉ－ｎｉｎｇ ｗａｌｌ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｃｏｕｌｄ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆｔｈｅ ｓｏｉｌ ｓｌｏｐｅ ａｎｄ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｖｅ ａｎｄ ｕｎｉｆｏｒｍ．Ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｃｏｕｌｄ ｓｉｇ－ｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｗａｌｌ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｅａｒｔｈ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｗａｌｌ；ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ；ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ；ＡＤＩＮＡ
Ｈｅｎｒｉ Ｖｉｄａｌ于１９６５年提出了加筋土概念，并根据其设计理论成功在法国Ｐｒａｇｅｒｅｓ修建了世界上第一座加筋土公路挡土墙．各国相继将加筋技术应用于挡墙支护结构，取得了显著的成果．加筋土挡墙是由面板、填料、筋材等组成的复合结构，相对于以往的重力式挡墙，具有良好的抗变形能力．近年来，加筋挡土墙在高速公路和市政道路设计、施工中大量推广应用［１－２］．文献［３］采用快速拉格朗日法对其进行数值模拟，对挡墙面板侧向水平位移、挡墙顶部竖向位移、格栅筋材所受拉力及其潜在破裂面进行了数值分析．
筋土复合材料的应力－应变曲线按其变形和破坏过程，可以分为４个阶段：
收稿日期：２０１１－０１－０６
基金项目：国家自然科学基金（５０９７８１２９）
作者简介：朱彦鹏（１９６０－），男，甘肃宁县人，教授，博导．
１）拉筋和土体变形都是弹性的．
２）拉筋的变形是弹性的，但土体的变形是非弹性的．
３）拉筋和土体变形都是非弹性的．
４）拉筋断裂，复合材料破坏．筋土复合材料在第一阶段处于弹性状态，历时较短；在第二阶段，尽管拉筋为弹性变形，但土体已屈服，复合材料处于塑性变形状态，大多数复合材料在工作状态下都处于这一阶段［４］．
本文运用ＡＤＩＮＡ软件对加筋挡土墙结构的一些行为特点进行模拟分析，分析加筋挡土墙的变形机制及行为特点，以便实际工程参考．
１ 加土筋挡墙有限元模型
１．１ 有限元数值分析方法
随着计算机的发展，有限元法在土木工程中得
第３７卷第２期２０１１年４月
兰 州 理 工 大 学 学 报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．２
Ａｐｒ．２０１１
到了广泛应用，与经典的解析法相比较，有限元法具有强大的生命力．
无论结构的几何形状及边界条件多么复杂，材料的性质及外荷载如何变化，用有限元法均能获得较满意的结果，
并达到足够的精度，但是对有限元法中参数的选取一定要十分认真．有限单元分析方法首先是将结构离散化，选择位移模式，分解单元的力学特性，然后集合所有单元的平衡方程建立整个结构的平衡方程，
求解未知结点位移及计算单元内力［５］．
单元分析一般采用位移法，以节点位移为基本未知量，根据单元的力学特性和能量原理，建立单元
的平衡方程［
１］
：Ｆｅ＝Ｋｅδ
ｅ
（１）式中：Ｋｅ为单元刚度矩阵；δｅ
为单元节点位移列阵．
整体分析时，根据各单元在节点处力的平衡条件，即可得到总体平衡方程：
Ｋδ＝Ｆ
（２）Ｋ＝
∑ｍ
１
Ｃｅ Ｋｅ Ｃｅ
（３
）式中：Ｋ为总体刚度矩阵；Ｃｅ
为单元选择矩阵；δ为
节点位移列阵；Ｆ为节点力矩阵．
根据方程，并结合边界条件，即可用各种行之有效的数值方法求解该代数方程组，从而求得节点位移，据此可求得应力与应变．
εｅ＝Ｂδ
ｅ
（４
）σｅ＝Ｓｅ
＝Ｄ
Ｂｅ（５
）式中：Ｂ为几何矩阵；Ｄ为弹性矩阵；Ｓ为应力矩阵．
最后根据一般的解析式可求得结构中任一点的主应力、主应变及其方向．
１．２ 筋土复合材料的屈服准则
将加筋与土体分开考虑：加筋为线弹性体，土体为非线性弹性体，其应力－应变关系服从Ｄｕｎｃａｎ－
Ｃｈａｎｇ模型，土体破坏服从莫尔－库仑准则，同样不考虑拉筋对土体强度的影响，这主要是因为拉筋的截面积相对而言很小，其影响可以忽略不计；其次，如若要加以考虑，其参数的确定十分困难，且准确性也难以保证．本文在大型有限元软件ＡＤＩＮＡ的基
础上，采用Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ模型来模拟土体的应力－应变关系
［６］
．
本文中Ｍｏｈｒ－
Ｃｏｕｌｏｍｂ模型的基本假设有：１）非关联的流动法则．２）理想弹塑性模型．３）屈服条件为Ｍｏｈｒ－
Ｃｏｕｌｏｍｂ屈服条件．Ｍｏｈｒ－
Ｃｏｕｌｏｍｂ屈服函数其表达式为ｆσ，（
）τ＝τ－σｔａｎφ＋（）ｃ（６
） Ｍｏｈｒ－
Ｃｏｕｌｏｍｂ屈服条件也可改写成下述形式：
ｆ
Ｉ１，Ｊ２，（）θ＝Ｉ１
ｓｉｎφ３
＋ Ｊ槡２ｓ
ｉｎθ＋π（）３
＋ Ｊ槡２
槡
３ｃｏｓθ＋π（）３ｓｉｎφ－ｃｃｏｓφ（７
） Ｍ－
Ｃ准则是考虑了正应力或平均应力作用的最大主剪应力或单一剪应力屈服理论．因此Ｍ－Ｃ屈服或破坏准则的物理意义在于：当剪切面上的剪应力与正应力之比达到最小时，材料发生屈服与破坏．１．３ 有限元模型的建立
由于加筋土挡墙一般沿路线延伸很长，因此可将加筋土挡墙的应力应变分析问题视为平面应变问题．通过对平面应变模型的具体量化，近似认为地基底部为刚性连接，侧面为
铰接；认为挡墙上部平整，无堆载及车辆荷载．有限元模型如图１．
图１ 有限元计算模型
Ｆｉｇ．１ Ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｏｍｐ
ｕｔａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ由此建立的模型外部尺寸为：二维平面建模，挡墙高８ｍ；墙面垂直，共设１５层筋材，每层间距０．５ｍ，
截面形式采用倒梯形；周边土体计算范围沿水平和竖直方向延伸３倍坡高，即取２４ｍ计算．模型选用的填土为天然粘性土，
弹性模量、泊松比及内摩擦角参考《加筋土工程设计与施工》确定．筋体采用ＣＡＴ钢塑复合材料拉筋带，规格为５０ｍｍ×２．２
ｍｍ，破断拉力≥２２ｋＮ，极限抗拉强度为２００ＭＰａ，破断伸长率≤２．０％．墙面采用Ｃ２５整体混凝土刚性面板安装，材料的本构关系为线弹性，面板厚度为１００ｍｍ．
加筋挡墙模型参数见表１．表１ 加筋挡墙模型参数
Ｔａｂ．１ Ｍｏｄｅｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ
ｗａｌｌ项目重度&／（ｋＮ·ｍ－３）弹性模量
Ｅｅ
／ｋＰａ泊松比υ黏聚力ｃ／ｋＰａ内摩擦角φ
／（°）加筋填料
１８ ２．２０×１０
４
０．２３
１２
３０地基土２０ ２．４０×１０
４
０．２７ ２８
３５
面板２４ ８．１５×１０
６
０．２０筋材
７８
２．０６×１０
８
０．３０
·７０１·第２期 朱彦鹏等：直立式加筋挡土墙稳定性数值模拟分析
模型网格划分如图２所示，模型共７
８４４个节点，７
６３５个单元，模型采用８节点四边形单元
．图２ 离散模型Ｆｉｇ
．２ Ｍｅｓｈｅｄ ｍｏｄｅｌ２ 有限元数值分析
加筋土挡墙以其造价低、施工简便、适应变形能力强等优点在世界各国得到广泛应用．随着铁路和公路的高速发展，加筋土挡墙的工作性能的研究更显得重要．
有关加筋土挡墙的破坏模式、受力机制及变形情况的研究还处于探索阶段［７］
．
２．１ 等效塑性应变分析
对加筋挡土墙与未加筋边坡分别进行有限元计算，可清晰地对比出两者受力机理的不同，现对两者的等效塑性应变进行分析．
如图３为两种塑性应变的分布情况．结果显示，未加筋边坡的塑性区条带从坡趾点开始向上延伸，剪切应变集中区域呈现很明显，可认为是土坡明显的破裂面；而加筋挡墙的塑性区集中在墙趾附近，并未向上延伸，
这就说明加筋有效地抑制了塑性区的发展，增加了土坡的稳定性
．
图３ 等效塑性应变
Ｆｉｇ．３ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｐｌａｓｔｉｃ ｓｔｒａｉｎ ｄｉａｇ
ｒａｍ２．２ 侧向水平位移分析
图４为侧向水平位移分布图，从中分析：未加筋
边坡坡面水平位移值已超出建模适用范围，图中仅反映水平位移分布趋势；
加筋挡墙边坡最大侧向水平位移减少了很多．分析结果表明加筋有效地减少了边坡侧向水平位移，
并改变了坡体的水平位移分布，同时其水平位移分布更加均匀，变化幅度显著降低，这也从侧面反映了土体的主应力差明显减小，保证了加筋土挡墙稳定性
．
图４ 侧向水平位移分布
Ｆｉｇ．４ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｄｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｄｉａｇ
ｒａｍ图５显示了墙体坡面的水平位移曲线，其中未加筋边坡坡面水平位移值相对比较大，而加筋土坡位移值明显减少了很多，加筋挡墙边坡最大侧向水平位移为仅为２．７５ｍｍ，靠近筋材的部位则位移相对较小，这也同时说明筋材对其周围土体起到了一定的束缚作用
．
图５ 水平位移曲线
Ｆｉｇ．５ Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｓｐ
ｌａｃｅｍｅｎｔ ｃｕｒｖｅ２．３ 总位移分析（ｚ方向）
图６为墙体坡面的总体位移（ｚ方向）分布图，从图中分析：未加筋边坡坡面总体位移值已超出建模范围，图中仅反映位移分布趋势；加筋土坡坡面总
·８０１· 兰州理工大学学报 第３７卷
体位移值未超出建模范围，并改变了土坡的总体位移分布，
最大位移出现在墙顶处，这刚好符合加筋土挡墙的实际破坏情况，这也从侧面反映加筋后的效果能够很好的改善土坡力学性能，保证了加筋土挡墙的稳定性
．
图６ 墙体坡面的总体位移分布
Ｆｉｇ．６ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｏｖｅｒａｌｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｗａｌｌ ｓｌｏｐ
ｅｓｕｒｆａｃｅ
图７为墙体坡面的总体位移（ｚ方向）分布图，从图中分析：未加筋边坡坡面总体位移值已超出建模范围，最大总体位移值为２４．６７ｍｍ；加筋土墙面总体位移值相对比较小，最大总体位移值仅为２．７５ｍｍ，
最大位移出现在墙顶处，这也从侧面反映加筋保证了加筋土挡墙的稳定性
．
图７ 墙体坡面的总体位移曲线
Ｆｉｇ．７ Ｏｖｅｒａｌｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｗａｌｌ ｓｌｏｐ
ｅ ｓｕｒｆａｃｅ２．４ 墙面变形分析
加筋土挡墙的变形一般包括面板的侧向位移，从有限元数值分析可以得出，加筋材料对土体产生的主要是径向应力和剪应力，
而竖向应力增量极小［８］
，所以加筋对土体的沉降影响并不明显，但可以
有效抑制土体的侧向位移．
因此，面板侧向位移是影响加筋土挡墙应力状态的重要因素，研究面板的侧向位移及其影响因素对加筋土挡墙的设计，尤其是变形控制有很好的指导作用．
对于整体混凝土刚性面板，由于其能承受弯矩，挡墙的变形有绕基础旋转变形的趋势（如图８ａ）；对于分块组装的柔性面板，则不能承受弯矩，变形有绕墙顶旋转的趋势（如图８ｂ）；当加筋支挡结构整体刚度较大时，
则表现为沿挡墙基底的整体滑移（如图８ｃ）［９
］
．
图８ 加筋土挡墙侧向变形模式
Ｆｉｇ．８ Ｓｉｄｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｏｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ
ｗａｌｌ本文选用的是整体混凝土刚性面板，有限元面板侧向位移计算结果如图９所示．位移曲线是一条下端最小，上端最大的向外倾的弧线，整体向外倾斜，计算结果符合图８ａ整体式混凝土刚性面板的变形趋势
．
图９ 面板的侧向位移
Ｆｉｇ．９ Ｓｉｄｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｗａｌｌ ｐ
ａｎｅｌ·９０１·第２期 朱彦鹏等：直立式加筋挡土墙稳定性数值模拟分析
由图１０可以看出，有限元计算出的挡墙面板变形是整体向外倾斜的变形，面板水平位移最大值发生在挡墙上端，其值为２．７５ｍ
ｍ．
图１０ 面板的侧向位移曲线
Ｆｉｇ．１０ Ｓｉｄｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｗａｌｌ ｐ
ａｎｅｌ３ 结论
数值分析的结果全面反映了塑性区的分布和变化、墙体及后方填土内部的位移和面板的变形规律．研究得到如下结论．
１）加筋土挡土墙有效地抑制了坡体塑性区的发展，使土体塑性区集中在墙趾附近小范围内，显著增强了土坡的稳定性．
２
）分析结果表明，加筋后的墙面位移值相对比较小，
且最大位移出现在墙顶处，这也从侧面反映加筋保证了加筋土挡墙的稳定性，
３
）从当前加筋土挡墙的使用情况看，这种柔性支护结构也造成了不少的工程事故．大部分事故是由于加筋土挡墙的墙面局部变形或整体变形引起的．因此，加筋土挡墙的变形机制与变形控制研究是加筋土挡墙理论研究的重要方面之一．
参考文献：
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１２５２．·０１１· 兰州理工大学学报 第３７卷
悬臂式挡土墙计算书
悬臂式挡土墙计算书项目名称__________________________ 设计_____________校对_____________审核_____________ 计算时间 2017年11月3日（星期五）18:21 图 1 一、设计数据和设计依据 1.基本参数 挡土墙类型: 一般地区挡土墙 墙顶标高: 1.100m 墙前填土面标高: 0.000m
2.土压力计算参数 土压力计算方法: 库伦土压力 主动土压力增大系数: λE = 1.0 3.安全系数 抗滑移稳定安全系数: K C = 1.30 抗倾覆稳定安全系数: K0 = 1.60 4.裂缝控制 控制裂缝宽度: 否 5.墙身截面尺寸 墙身高: H = 2.100m 墙顶宽: b = 0.250m 墙面倾斜坡度: 1:m1 = 1:0.0000 墙背倾斜坡度: 1:m2 = 1:0.0000 墙趾板长度: B1 = 0.500m 墙踵板长度: B3 = 0.500m 墙趾板端部高: h1 = 0.400m 墙趾板根部高: h2 = 0.400m 墙踵板端部高: h3 = 0.400m 墙踵板根部高: h4 = 0.400m 墙底倾斜斜度: m3 = 0.000 加腋类型: 两侧加腋 墙面腋宽: y1 = 0.000m 墙面腋高: y2 = 0.000m 墙背腋宽: y3 = 0.000m 墙背腋高: y4 = 0.000m 6.墙身材料参数 混凝土重度: γc = 25.00 KN/m3 混凝土强度等级: C30 墙背与土体间摩擦角: δ = 17.50° 土对挡土墙基底的摩擦系数: μ = 0.600 钢筋合力点至截面近边距离: a s = 35 mm 纵向钢筋级别: HRB400 纵向钢筋类别: 带肋钢筋 箍筋级别: HRB400 7.墙后填土表面参数 表 1 墙后填土表面参数 坡线编号与水平面夹角 (°) 坡线水平投影长 (m) 坡线长 (m) 换算土柱数 1 0.00 2.00 2.00 0.00 表 2 换算土柱参数 土柱编号距坡线端部距离 (m) 土柱高度 (m) 土柱水平投影长 (m) 8.墙后填土性能参数 表 3 墙后填土性能参数 层号土层名称层厚 (m) 层底标高 (m) 重度γ (kN/m3) 粘聚力c (kPa) 内摩擦角 φ (°) 1 中砂7.000 -5.900 18.00 2.00 35.00 9.地基土参数 地基土修正容许承载力: f a = 260.00kPa
挡土墙稳定性验算
附件1 滑坡稳定性及挡土墙稳定性验算 1、滑坡体工况1稳定性计算 计算项目：土层滑坡稳定性计算-自重工况 ------------------------------------------------------------------------ [计算简图] [控制参数]: 采用规范: 通用方法 计算目标: 安全系数计算 滑裂面形状: 圆弧滑动法 不考虑地震 [坡面信息] 坡面线段数10 坡面线号水平投影(m) 竖直投影(m) 超载数 1 0.000 2.320 0 2 9.340 1.780 0
3 3.710 4.880 0 4 3.030 0.700 0 5 3.620 2.000 0 6 3.330 1.000 0 7 0.590 0.800 0 8 2.830 0.200 0 9 3.080 1.000 0 10 9.780 4.000 0 [土层信息] 坡面节点数11 编号X(m) Y(m) 0 0.000 0.000 -1 0.000 2.320 -2 9.340 4.100 -3 13.050 8.980 -4 16.080 9.680 -5 19.700 11.680 -6 23.030 12.680 -7 23.620 13.480 -8 26.450 13.680 -9 29.530 14.680 -10 39.310 18.680 附加节点数8 编号X(m) Y(m) 1 0.000 -0.870 2 7.970 0.000 3 27.620 6.400 4 39.310 8.080 5 4.470 -4.200 6 39.310 0.860 7 6.540 -4.200
挡土墙设计与验算(手算)
第1章挡土墙设计与验算（手算） 1.设计资料 1.1 地质情况： 地表下1 m内为亚粘土层，容重γd=18kN/m3，内摩擦角 d=23o ,摩擦系数f d =0.5 ； 1m以下为岩层，允许承载力[σd] =700kPa，此岩层基底摩擦系数取 f d =0.6 1.2 墙背填料 选择就地开挖的碎石作墙背填料，容重γt=19kN/m 3 ,内摩阻角 t=43°，墙背摩擦角δt=21.5 1.3 墙体材料 采用M7.5砂浆40号片石通缝砌体，砌体容重γqr=25kN/m3,砌体摩擦系 数 f q =0.45 , 允许偏心距[e q] =0.25B ,允许压应力[σqa] =1200kPa，允许剪应力[τqj] =90kPa，允许拉应力[τql]=90kPa，允许弯拉应力[τqwl]=140kPa 2.技术要求 2.1 设计荷载： 公路Ⅰ级 2.2 分项系数： Ⅰ类荷载组合，重力γG=1.2 ，主动土压力γQ1=1.4
2.3 抗不均匀沉降要求： 基地合力偏心距[e]≤1/5B 3.挡土墙选择 根据平面布置图，K2+040～K2+100为密集居民区，为收缩坡角，避免多占用地，同时考虑减小墙高，因此布置仰斜式路堤挡土墙。K2+080处断面边坡最高，故以此为典型断面布置挡土墙 4.基础与断面的设计 1、换算荷载土层高 当 时， ；当 时， 由直线内插法得：H=9m时， 换算均布土层厚度： 2、断面尺寸的拟订
根据《路基路面工程》（第三版）关于尺寸的设计要求，如下图拟订断面，将墙基埋置于岩层上，深度为1.5m ,α=14°： 5.挡土墙稳定性验算（参照《路基路面工程》（第三版）） 5.1 主动土压力计算： ⑴ 破裂角θ试算 假设破裂面交于荷载内，由主动土压力计算公式有：? ? 50.5° 破裂角θ有， 解得，θ=35.8° 验算破裂面位置：
衡重式挡土墙稳定性验算分析实例
衡重式挡土墙的稳定性验算分析实例摘要：衡重式挡土墙是利用衡重台上部填土的下压作用和全墙 重心的后移，增加墙身稳定，节约断面尺寸，适用于山区、地面横坡陡峻的路肩墙。本文以某工程衡重式挡土墙为例，利用理正软 件对其稳定性进行验算，对验算结果进行总结分析，可为同类工程的设计提供参考。 关键词：衡重式挡土墙稳定性重力式挡土墙 abstract: retaining wall is to use the platform under the pressure of filling the role of the ministry and the whole center of gravity moved back wall. it can be increased the stability of wall and to reduce the section size. so it apply to the mountains on the ground cross slope steep shoulder wall. this text based on a retaining wall, using of lizheng software to check its stability and analyze the results for checking. purpose is to provide a reference for the design of similar projects. keywords：weighing retaining wall ;stability; gravity retaining wall 一、衡重式挡墙土压力计算基本原理 衡重式挡土墙等折线形墙背挡墙不能直接用库仑理论计算主动 土压力，这时，应将上墙和下墙看作独立的墙背，分别按库仑理论计算主动土压力，然后取两者的矢量和作为全墙的土压力。计算上
加筋土挡土墙施工方法
加筋土挡土墙施工方法 加筋土挡土墙施工 1 施工准备 经过加筋土挡土墙设计计算和稳定性分析后，挡土墙进入施工阶段。但是，在 施工之前应做好施工准备，其需要准备的工作有[14]： （1）熟悉施工图和设计文件，做好现场材料，特别是填枓与土工格栅拉筋的核查工作（质量和数量）。 （2 ）根据现场情况、设计文件和工期要求，编制实施性施工组织设计文件。其内容一般包括施工方法、主要工程数量、开工、完工日期、劳动力、机械设备（重点是压实机械设备）和运输车辆的调配计划、主要材料数量和进度计划、关键技术问题、质量保证体系、安全施工措施、临时工程及现场布置等。 （3）设置施工基线和施工水准点，进行中线测量、水平测量，复测横断面。施工基线和高程控制点布设时要考虑到工程施工中和竣工后能对加筋土工程的沉降和位移进行连续和可靠的观测数据。 （4 ）临时道路，临时设施，预制场和工地仓库的修建，施工用水、电和通讯线路的铺设等。 （5）加筋材料，钢筋，水泥，砂，石，防腐材料，反滤材料等的直接采购或招标采购；材料有关性能指标必须达到设计要求相符合国家标准或行业规范要求。勘测填料采集场，取样进行必要的土工试验。
（6 ）施工机具准备。 碾压机械：加筋土工程都必须用机械碾压；对砂砾石填料，宜选用振动式压路机：对坡面附近，宜选用平板夯、蛙式打夯机或轻型压路机； 其它施工机械：混凝土搅拌机、挖掘饥、铲运车、点焊机、运输车辆、钢筋加工机械等。 测量检测仪器：水平仪、经纬仪、填料压实度检测设备和仪器及混凝土性能 检测设备和仪器。 7）工地现场管理人员，专业技木人员，技木工人和农民工等人员的组织。 （8）其它各种施工记录表格、各类材料出厂质保书．分部分项工程质检（自检）和报检。 2 填筑前基底处理 为了能更好的经济施工，在确保结构物整体稳定的前提下土工格栅加筋土结构一般都是利用当地土石作填料、按一定方案在原地面上填筑起来的。为使基底与原地面两者结合紧密，避免沿基底发生滑动、防止因草皮、树根腐烂而引起加筋土边坡沉陷，保证边坡具有足够的强度和稳定性，必须了解并掌握基底的土质、水文、坡度和植被情况及填筑高度等情况。在加筋土结构用地范围内，认真清除地表植被、杂物、积水、淤泥和表土，处理坑塘，并对基底进行认真处理和压实，使其达到设计要求的密实度。 3 加筋土挡土墙施工 3.1 基底砂石垫层施工 地表清理完成后，开挖基坑，并从基底标高处再向下开挖2m 作为换填土层。 其工序为： （1）开挖基坑并放坡； （2 ）人工配合机械进行平整场地，并进行压实处理； （3 ）铺设砂石、砾石垫层并平整压实； （4）铺设完成后进行质量检测，如果不符合则继续进行压实处理； （5 ）质量符合要求后，进行下一工序。 3.2 加筋土挡土墙基础工程
加筋土挡土墙设计计算书
加筋土挡土墙设计计算书 一、设计资料 1. 加筋土路肩墙墙高H=11m ，分段长度为10m 2. 路基宽度B=41m ，路面宽度B ｀ =39.5m 3. 荷载标准为汽车—超20级 4. 加筋体填料：墙后填土均为砂土，砂土容重γ1=19KN/m 3 ，计算内摩擦角φ=35°。墙体采用矩形断面，加筋体宽为14m 5. 筋带采用CAT 钢塑复合筋带，宽度为30mm ，厚度为2mm ，容许拉应力[σ2]=80Mpa 6. 土与筋带之间的视摩擦系数f * =0.4，加筋体与地基之间的摩擦系数f=0.4 7. 地基为粘土，容许承载力根据地质报告 8. 面板采用50X100cm 板厚25cm ，混凝土标号为25号，S x =0.5m ，S y =0.5m 9. 以荷载组合Ⅰ进行计算 二、内部稳定计算 1.筋带受力计算 1） 计算加筋体填土重力的等代土层厚度h F =0 2） 计算汽车—超20级重车荷载作用下的等代土层厚度h c （1）B 0的确定 汽车超—20级中的重车为550KN ，前后轴距L *=3+1.4+7+1.4=12.8m ，车轮接地长度a * =0.2m ， 因此，重车的扩散长度B 0* 为 B 0*= L *+ a *+（2a+H ）tg30。=12.8+0.2+（2×0+11）tg30。 =19.35m 由于扩散长度B 0*=19.35m<20m 故取B 0= B 0* =19.35m （2）L 0的确定 决定L 0的限值，由于0.3H=0.3×11=3.3m ，故活动区进入路基宽度，因此取路基全宽和活动区宽度分别进行计算h h 1= 43.019 35.1941550 12γB 00∑=×××= L G h 2= ( ) 59.019 35.1975.03.3550 γ B 00∑=××= L G 因为h 2> h 1, ， 故L 0=0.33m h c = h 2=0.59 将等代均布土层h c 布置在路基全宽上，以2：1向下扩散，根据公式 T i =K i （r 1h i +r 1h c ）s x s y 计算得各层筋带所受拉力列于表-1中
挡土墙稳定性验算
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 挡土墙稳定性验算 中铁五局沪昆铁路客运专线云南段（TJ1 标）项目经理部临建挡土墙类型的确定及稳定性验算一、挡土墙类型选择从经济使用的角度出发，结合当地的实际情况，初步确定用于本施工管段内的临建及便道挡土墙类型为石砌重力式挡土墙。 其特点是○依靠墙身自重 1 抵抗土压力的作用；○形式简单，取材容易，施工简易。 2 挡墙根据墙背的倾斜方向，墙身断面形式可分为仰斜、垂直、俯斜、凸形折线和衡重式几种。 在其他条件相同时，仰斜墙背所承受的土压力比俯斜式小，故其墙身断面亦较俯斜墙背经济。 同时，由于仰斜式墙背的倾斜方向与开挖面边坡方向一致，故开挖量和回填量均比俯斜式墙背小。 综合考虑，在此确定挡墙类型为重力式（仰斜式）挡土墙。 其墙身断面形式如下图所示：1:m1:m1:m1:m重力式挡土墙断面图重力式挡土墙断面图（扩大基础）1:m图中，m=n，且 m 值宜为0.05~0.30，H=2.0~6.0m，B≥0.5m 当地基承载力不足且墙趾处地形平坦时，为减小地基应力和增加抗倾覆稳定性，常采用扩基础。 扩大基础是将墙趾或墙蹱部分加宽成台阶，也可以同时将两侧加宽，以在、增大承压面积，减小基底压力。 台阶宽度一般不小于 0.2m。 1/ 8
台阶高度按加宽部分的1
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 抗剪、抗弯和基础材料的扩散角要求确定，高宽比可采用 3:2 或2:1。 挡墙基础埋臵深度：为保证挡土墙的稳定性，必须根据地基的条件，将挡土墙基础埋入地面以下适当深度。 基础埋臵深度需满足：○设臵在土质地基 1 上的挡墙，基底埋臵深度一般应在天然地面以下 1.0m；受水冲刷时，应在冲刷线以下1.0m。 ○ 设臵在石质地基上的挡土墙，应清除表面风化层，当风化层 2 厚难于清除时，可根据风化程度及允许地基承载力，将基础埋臵在风化层中，并保证有一定的襟边宽度。 二、挡土墙稳定性验算挡土墙的设计方法有容许应力法和极限状态法两种。 容许应力法是把结构材料视为理想的弹性体，在荷载的作用下产生的应力和应变不超过规定的容许值。 极限状态法是根据结构在荷载作用下的工作特征，在容许应力法基础上发展形成的一种方法。 但由于极限状态法在工程实践中的应用尚不充分，目前挡墙的设计仍按容许应力法。 本路段内表层土体大部分属于西南地区碳酸盐类岩层的残积红土，参照《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ 024-85）第 2.1.2 条和第 2.1.3 条的相关规定，地基容许承载力 [? 0 ] 取值如下表： 3/ 8
挡土墙稳定分析计算书
饿挡土墙稳定分析 根据工程的需要假设墙的高度H 为,墙顶的宽度b 为,确定墙底的宽度B 为，基础埋深2m ，前趾延长1m,后趾延长1m,坡比为1：。选用墙身材料为浆砌石的重力式挡土墙，此类型的挡土墙具有构造简单、施工方便、就地取材等优点，是工程中常被广泛采用的一种挡土墙形式。 为防止挡土墙堤防冻融变化，挡土墙后填筑1m 宽砂砾料，坡比为1：；挡土墙设两排排水孔，孔径φ110mm ，孔距为3m,上下排间距为2m ，错开布置，排水管外填筑粗细碎石，防止换填体渗出堵塞排水管。 为避免地基不均匀沉降引起墙身开裂，需按墙高和地基性质的变异，设置沉降缝，同时，为了减少圬工砌体因收缩硬化和温度化作用而产生裂缝，需设置伸缩缝。挡土墙的沉降缝和伸缩缝设置在一起，每隔10m 设置一道，缝宽3cm ，自墙顶做至基底，缝内宜用沥青麻絮、沥青竹绒或涂以沥青木板等具有弹性的材料。 以2+000桩号挡土墙水流最不利断面进行计算，取2+000底高程作为设计挡土墙底高程；挡土墙顶高程为，从安全计，挡土设计计算高度为。其余尺寸见计算简图，分别对挡土墙断面结构的抗滑、抗倾覆、基底压力和结构内力进行复核 计算，根据计算结果逐渐调整确定其余断面尺寸。 左岸设计堤顶高程191.1
挡土墙断面简图 a) 第一种情况：墙前无水，墙后填土 稳定计算 1、主动土压力 按《SL379—2007水工挡土墙设计规范》中按郎肯土压力公式: Ka h K qh P 2 1112 1a γ+= Ka h h P 212γ= Ka h P 2 232 1ωγ= 式中：P 1、P 2、P 3—主动土压力，KN/m; q — 作用在墙后填土面上的换算后的均部荷载，KN/m 2； γ—土的重度, KN/m 3 , 取 KN/m 3 ； γω—水的浮重度，KN/m 3；取10KN/m 3； K a —主动土压力系数， K a =； h 1—墙后地下水位以上土压力计算高度，m ; h 2—墙后地下水位以下土压力计算高度，m ; 经计算得P= KN/m 其中： 1) ）φ 。245(tan 2-=Ka 式中： φ—填土的内摩擦角，取28。；计算得Ka=. 2) L B G q h 00 γγ∑== 式中：h —墙顶面以上的等待填土高度，m ； B 0 —不计车辆荷载作用时墙体的宽度，当墙后填土面为水平时， αθtan tan 0H H B += θ—稳定岩石坡面坡角，取50。； α—墙背摩擦角，取45。；
加筋土挡土墙设计总结
加筋土挡土墙设计总结 加筋土挡土墙相对于重力式挡土墙和混凝土挡土墙来说，其具有较大经济优势，尤其当挡土墙墙高越高，其经济优势就越明显。相对于重力式或混凝土挡土墙来说其圬工数量也少，减少了对材料的浪费。 1、设计计算阶段 挡土墙中墙体、拉筋和填土为挡土墙主要的三组结构，所以在设计时需对这三组材料进行设计和计算。但是，墙后填土属于松散结构，不属于紧密而且密实的混凝土结构体，所以其计算则需要一定的近似性而不是像混凝土结构那样有实验确定的准确公式。 在加筋土挡土墙设计计算时，实际上是将上述三种方法融合之后才进行计算的，比如在分析墙后土体内部稳定性时是将拉筋和土体看作是两种材料，而整体稳定性分析时则将拉筋和土看作是一种材料来计算；至于等效应力，则是将列车将会产生的动荷载转化为了静荷载，并以换算土柱的形式出现，便于计算。甚至是在路堤式挡土墙计算时将路堤边坡超载部分也看作是附加荷载作用于墙体上，并且以换算土柱的形式出现。 2、地基处理和整体施工阶段 本设计采用的是换填垫层法，即将表层软弱土层置换为承载力较大的砂石垫层，增大地基承载力以适应挡土墙自重和列车产生的动荷载。换填垫层适用于浅层软弱土层或不均匀的地基处理，所以如果软弱土层较深则不适合换填垫层这样的处理方法。在使用时则是根据施工简便程度和经济的角度来对处理方法进行选择。换填垫层施工时最应该注意的就是其分层压实的压实度，压实度的控制标志着垫层施工的好坏，所以在压实度的测量上应特别注意。 拉筋是加筋土挡土墙主要的结构，它将土压力转化为对墙体的拉力，以此来稳定墙体，这也是加筋土挡土墙支挡土压力的主要原理。拉筋如果不拉直、不平顺，在填筑填料时容易将土工格栅损坏，即使不损坏，褶皱的土工格栅在填筑填料后其使用寿命也将大大降低。因为土工格栅面积较大，所以其平顺性不易控制。其次就是墙面板的拼装和墙后填料时的施工顺序。墙面的拼装要保证其接缝的严
挡土墙计算书
挡土墙计算书-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
目录 1. 设计资料 (3) 墙身构造 (3) 土质条件 (4) 墙身材料 (4) 2. 初拟墙身 (4) 3. 车辆荷载换算 (5) 4. 破裂棱体位置确定 (6) 破裂面()θ的计算 (6) 验算破裂面是否交于荷载范围内 (7) 5. 土压力计算 (7) 土压力计算 (7) 作用点位置计算 (7) 土压力对墙趾力臂计算 (7) 6. 稳定性验算 (8) 受力分析 (8) 抗滑稳定性验算 (8) 抗倾覆稳定性验算 (9) 基底应力 (10) 合力偏心距计算 (10) 基底应力验算 (10) 墙身截面内力计算 (11) 7. 改善措施 (12) 改善措施的拟定 (12) 挡土墙工程数量表 (13) 8. 附属设施设计 (13) 沉降缝 (13)
泄水孔 (13) 墙后排水层设计 (13) 横断面布置图 (14) 9. 立面设计图 (14) 10. 参考文献 (15) 1. 设计资料 墙身构造 墙高，墙背垂直，前墙仰斜坡度1：，墙身分段长度20m，挡墙以上边坡高度a=6m，边坡坡度1:。
土质条件 墙背填土重度3m /18KN =γ，内摩擦角?=35?，填土与墙背间的摩擦角?=17.5δ，地基为岩石，地基容许承载力[]kPa 250=σ，基地摩擦系数3.0=f 。 墙身材料 砌体重度3m /20KN =γ，砌体容许压应力[]kPa 300=σ，容许剪应力[]kPa 80=τ。 2. 初拟墙身 初拟顶宽，基底水平，初拟挡土墙形式如图2-1所示。
3. 车辆荷载换算 墙高，按墙高确定附加荷载强度进行计算。按照线形内插法，计算附加荷载强度q=2m ，则 m q h 868.01815.625 0== = γ
加筋土挡土墙 毕业设计
目录 第1章绪论 (1) 1.1 挡土墙介绍 (1) 1.2 挡土墙分类与加筋土挡土墙概述 (2) 1.2.1 重力式挡土墙 (2) 1.2.2 悬臂式挡土墙 (2) 1.2.3 扶壁式挡土墙 (2) 1.2.4 锚定板及锚杆式挡土墙 (3) 1.2.5 土钉墙 (3) 1.2.6 加筋土挡土墙 (3) 1.3 加筋土挡土墙设计内容 (4) 第2章设计基本资料 (6) 2.1 设计计算内容 (6) 2.2 基本参考资料 (7) 2.3 工程设计资料 (8) 第3章设计计算内容 (9) 3.1 填料 (9) 3.2 拉筋 (9) 3.3 墙面板 (10) 3.4 沉降缝 (10) 3.5 结构尺寸设计 (11) 3.6 基础设计及整体稳定性分析 (11) 3.6.1 挡土墙基础设计 (11) 3.6.2 挡土墙基础计算 (12) 3.6.3 水平土压力计算 (15) 3.6.4 垂直土压力计算 (16) 3.6.5 内部稳定性验算 (17) 3.6.6 外部稳定性验算 (24) 3.6.7 轴向力偏心距 (26) 3.7 设计计算内容 (27) 3.7.1 筋带受力计算 (27) 3.7.2 内部稳定计算 (29)
3.7.2 外部稳定计算 (32) 第4章加筋土挡土墙施工 (38) 4.1 加筋土挡土墙施工特征 (38) 4.2 施工准备及原材料选择 (39) 4.3 加筋土挡土墙基础施工 (39) 4.4 砂砾石垫层施工 (40) 4.5 加筋土工格栅的铺设 (40) 4.6 锚杆施工 (41) 4.7 泄水孔施工 (41) 4.8 填料填筑 (42) 4.9 加筋土挡土墙面板施工 (43) 4.10 帽石、栏杆施工 (44) 4.11 施工关键环节 (44) 第5章设计总结 (45) 参考文献 (48) 结束语 (49) 致谢 (50) 附录A 外文翻译 (51) A.1 相关外文资料 (51) A.2 对应中文翻译 (55) 附录B 有关图纸 (58) B.1 墙面板图 (58) B.2 挡土墙横断面图 (58)
挡土墙稳定性计算学习资料
挡土墙稳定性计算
2、农田护墙（挡土墙）稳定性计算书 （1）：墙身尺寸: 墙身高: 1.500(m) 墙顶宽: 0.500(m) 面坡倾斜坡度: 1:0.250 背坡倾斜坡度: 1:0.200 采用1个扩展墙址台阶: 墙趾台阶b1: 0.300(m) 墙趾台阶h1: 0.400(m) 墙趾台阶与墙面坡坡度相同 墙底倾斜坡率: 0.200:1 （2）：物理参数: 圬工砌体容重: 23.000(kN/m3) 圬工之间摩擦系数: 0.400 地基土摩擦系数: 0.500 墙身砌体容许压应力: 2100.000(kPa)
墙身砌体容许剪应力: 110.000(kPa) 墙身砌体容许拉应力: 150.000(kPa) 墙身砌体容许弯曲拉应力: 280.000(kPa) （3）：挡土墙类型: 一般挡土墙 墙后填土内摩擦角: 35.000(度) 墙后填土粘聚力: 0.000(kPa) 墙后填土容重: 19.000(kN/m3) 墙背与墙后填土摩擦角: 17.500(度) 地基土容重: 18.000(kN/m3) 修正后地基土容许承载力: 500.000(kPa) 地基土容许承载力提高系数: 墙趾值提高系数: 1.200 墙踵值提高系数: 1.300 平均值提高系数: 1.000 墙底摩擦系数: 0.500 地基土类型: 土质地基 地基土内摩擦角: 30.000(度) 土压力计算方法: 库仑 （4）：坡线土柱:
坡面线段数: 2 折线序号水平投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数 1 3.000 2.000 0 2 5.000 0.000 0 坡面起始距离: 0.000(m) 地面横坡角度: 20.000(度) 墙顶标高: 0.000(m) （5）：稳定性计算书： 第 1 种情况: 一般情况 [土压力计算] 计算高度为 1.807(m)处的库仑主动土压力 按实际墙背计算得到: 第1破裂角： 38.300(度) Ea=21.071 Ex=18.463 Ey=10.154(kN) 作用点高度 Zy=0.615(m) 因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在：第2破裂角=10.021(度) 第1破裂角=39.550(度) Ea=23.256 Ex=16.438 Ey=16.450(kN) 作用点高度 Zy=0.632(m) 墙身截面积 = 1.603(m2) 重量 = 36.866 kN 墙背与第二破裂面之间土楔重 = 0.733(kN) 重心坐标(0.633,-0.594)(相对于墙面坡上角点) (一) 滑动稳定性验算 基底摩擦系数 = 0.500
挡土墙稳定性计算
2、农田护墙（挡土墙）稳定性计算书 （1）：墙身尺寸: 墙身高: 1.500(m) 墙顶宽: 0.500(m) 面坡倾斜坡度: 1:0.250 背坡倾斜坡度: 1:0.200 采用1个扩展墙址台阶: 墙趾台阶b1: 0.300(m) 墙趾台阶h1: 0.400(m) 墙趾台阶与墙面坡坡度相同 墙底倾斜坡率: 0.200:1 （2）：物理参数: 圬工砌体容重: 23.000(kN/m3) 圬工之间摩擦系数: 0.400 地基土摩擦系数: 0.500 墙身砌体容许压应力: 2100.000(kPa) 墙身砌体容许剪应力: 110.000(kPa) 墙身砌体容许拉应力: 150.000(kPa) 墙身砌体容许弯曲拉应力: 280.000(kPa) （3）：挡土墙类型: 一般挡土墙 墙后填土内摩擦角: 35.000(度) 墙后填土粘聚力: 0.000(kPa) 墙后填土容重: 19.000(kN/m3) 墙背与墙后填土摩擦角: 17.500(度) 地基土容重: 18.000(kN/m3) 修正后地基土容许承载力: 500.000(kPa) 地基土容许承载力提高系数: 墙趾值提高系数: 1.200 墙踵值提高系数: 1.300 平均值提高系数: 1.000
墙底摩擦系数: 0.500 地基土类型: 土质地基 地基土内摩擦角: 30.000(度) 土压力计算方法: 库仑 （4）：坡线土柱: 坡面线段数: 2 折线序号水平投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数 1 3.000 2.000 0 2 5.000 0.000 0 坡面起始距离: 0.000(m) 地面横坡角度: 20.000(度) 墙顶标高: 0.000(m) （5）：稳定性计算书： 第 1 种情况: 一般情况 [土压力计算] 计算高度为 1.807(m)处的库仑主动土压力 按实际墙背计算得到: 第1破裂角： 38.300(度) Ea=21.071 Ex=18.463 Ey=10.154(kN) 作用点高度 Zy=0.615(m) 因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在：第2破裂角=10.021(度) 第1破裂角=39.550(度) Ea=23.256 Ex=16.438 Ey=16.450(kN) 作用点高度 Zy=0.632(m) 墙身截面积 = 1.603(m2) 重量 = 36.866 kN 墙背与第二破裂面之间土楔重 = 0.733(kN) 重心坐标(0.633,-0.594)(相对于墙面坡上角点) (一) 滑动稳定性验算 基底摩擦系数 = 0.500 采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下: 基底倾斜角度 = 11.310 (度) Wn = 36.869(kN) En = 19.355(kN) Wt = 7.374(kN) Et = 12.893(kN) 滑移力= 5.519(kN) 抗滑力= 28.112(kN) 滑移验算满足: Kc = 5.093 > 1.300 地基土摩擦系数 = 0.500 地基土层水平向: 滑移力= 16.438(kN) 抗滑力= 29.149(kN) 地基土层水平向: 滑移验算满足: Kc2 = 1.773 > 1.300 (二) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 Zw = 0.865 (m) 相对于墙趾点，Ey的力臂 Zx = 1.425 (m) 相对于墙趾点，Ex的力臂 Zy = 0.325 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩= 5.334(kN-m) 抗倾覆力矩= 56.294(kN-m)
直背式挡土墙稳定性分析
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/ef6420973.html, 直背式挡土墙稳定性分析 作者：蒋俊 来源：《中国房地产业·下旬》2017年第06期 【摘要】本文选取了某个边坡断面分别进行分析，为分析问题方便，计算按照理想弹塑性岩土体的平面应变问题处理，采用有限元软件ANSYS 进行模拟分析，有限元模型网格剖分时为了保证计算的精度，在可能滑移面区域和结构面上区域对单元网格进行了局部加密处理。边界条件为左右两侧水平约束，下部固定，上部为自由边界。考虑坡体在自重条件下边坡的演变趋势。 【关键词】直背式；稳定性分析；ANSY模拟；破坏趋势 1、自然状态下有限元边坡稳定性分析 对于像边坡这样纵向很长的实体，计算模型可以简化为平面应变问题。假定边坡所承受的外力不随Z轴变化，位移和应变都发生在自身平面内。对于边坡变形和稳定性分析，这种平面假设是合理的。实测经验表明，边坡的影响范围在2倍坡高范围，因此本文计算区域为边坡体横向延伸2倍坡高，纵向延伸3倍坡高。两侧边界水平位移为零，下侧边界竖向位移为零。弹性有限元的计算模型如图所示。 采用双层模型，模型上部为理想弹塑性材料，下部为弹性材料，左右边界水平位移为零，下边界竖向位移为零。 如图1所示，此时，边坡水平方向最大位移为19.476mm，水平位移急剧下降，说明边坡已经破坏。 2、锚杆设计计算 （1）岩石侧压力计算： （2）锚杆所受水平拉力计算： 构造要求岩石锚杆锚固段长度不应小于3m，且不大于45D，根据破裂面深度和计算结果，设计采用全长粘结砂浆锚杆，锚杆长12m、10m和8m，坡底下3排为8m锚杆，坡顶部3排为12m锚杆，其余为10m锚杆，倾角均为，间距均为。采用级筋间距为150mm的钢筋网，喷射混凝土厚度150mm。设计和锚杆要素如下表所示。 3、挡土墙设计 在坡顶，设计将砌块石重力式挡土墙支挡，以防止覆盖层滑落。
加筋土挡土墙设计简析
加筋土挡土墙设计简析 加筋土挡土墙以其自身抗震好，施工简单，造价较低，节约占地，造型美观等多方面优势，成为目前道路工程、公路工程、建筑工程等行业中较为常见的一种支挡结构。 加筋土挡土墙指由填土、拉带和镶面砌块组成的加筋土承受土体侧压力的挡土墙。加筋土挡土墙是在土中加入拉筋，利用拉筋与土之间的摩擦作用，改善土体的变形条件和提高土体的工程特性，从而达到稳定土体的目的。加筋土挡土墙由填料、在填料中布置的拉筋以及墙面板3部分组成。一般应用于地形较为平坦且宽敞的填方路段，在挖方路段或地形陡峭的山坡一般不宜使用。 加筋土挡墙特点 （1）抗震好。加筋土是柔性结构物，能够适应地基轻微的变形，填土引起的地基变形对加筋土挡土墙的稳定性影响比对其他结构物小，地基的处理也较简便，是种很好的抗震结构物。 （2）施工简便。加筋土挡土墙施工简便、快速，并且节省劳力和缩短工期，一般包括下列工序：基槽（坑）开挖、地基处理、排水设施、基础浇（砌）筑、构件预制与安装、筋带铺设、填料填筑与压实、墙顶封闭等，其中现场墙面板拼装、筋带铺设、填料填筑与压实等工序是交叉进行的。 （3）造价低。与普通重力式挡墙相比，可节省大量圬工材料，具有良好的经济效益。 （4）节约占地，造型美观。与普通重力式挡墙不同，墙面可为垂直，从而很大程度上减少占地面积。加筋土挡土墙的面板可结合周边环境设计
成各种造型，改善道路沿线景观效果。 加筋土挡墙设计 加筋土挡墙的设计方法主要包括极限平衡法，极限状态法以及有限元法3种。加筋土挡墙结构计算主要分为2部分，一是内部稳定性分析，二是外部稳定性分析。 （1）内部稳定性分析 内部稳定性分析计算是要解决格栅的设置问题，保证筋土形成的复合体能共同工作。加筋土挡土墙内部稳定性分析包括确定筋带的拉力和抗拔稳定性及筋带长度。加筋材料拉力计算关键是确定土压力计算系数。加筋材料拉力计算的土压力系数不等同于挡土墙的土压力系数。根据国内外资料分析，认为在加筋土墙顶层，与静止土压力相同，在达到一定深度后基本上与主动土压力系数相同。加筋带抗拔稳定性主要就是验算加筋带与土产生的摩阻力是否足以抵抗下滑土体产生的拉拔力。极限拉拔力是当加筋体出现很大侧向变形乃至破裂面即将产生时得到的。伸入破裂面后方的筋带长度才具有可靠的抗拔力，这段长度称为筋带有效锚固长度。加筋带的抗拔稳定与破裂面的位置与形状密切相关。破裂面可通过室内模型试验和现场试验获得的资料确定。加筋材料的长度为自由长度与锚固长度之和。 （2）外部稳定性分析 加筋土挡土墙的外部稳定性验算中视加筋体为刚体。验算项目一般包括基底滑移与倾覆稳定性验算、基础底面地基承载力验算、整体稳定性分析。土压力计算根据加筋土挡土墙后填土的不同边界条件，采用库仑理论计算作用于加筋体的主动土压力，墙背摩擦角取加筋体填土的内摩阻角与墙后
重力式挡土墙计算实例
重力式挡土墙计算实例 一、 计算资料 某二级公路，路基宽8.5m ，拟设计一段路堤挡土墙，进行稳定性验算。 1．墙身构造：拟采用混凝土重力式路堤墙，见下图。填土高a=2m ，填土边坡1：1.5（'?=4133β），墙身分段长度10m 。 2．车辆荷载：二级荷载 3．填料：砂土，容重3 /18m KN =γ，计算内摩擦角?=35?，填料与墙背的摩擦角2 ? δ= 。 4．地基情况：中密砾石土，地基承载力抗力a KP f 500=，基底摩擦系数5.0=μ。 5．墙身材料：10#砌浆片石，砌体容重3 /22m KN a =γ，容许压应力[a σ]a KP 1250=， 容许剪应力[τ]a KP 175= 二、挡土墙尺寸设计 初拟墙高H=6m ，墙背俯斜，倾角'?=2618α（1：0.33），墙顶宽b 1=0.94m ，墙底宽B=2.92m 。 三、计算与验算 1．车辆荷载换算 当m 2≤H 时，a KP q 0.20=；当m H 10≥时，a KP q 10=
由直线内插法得：H=6m 时，()a KP q 1510102021026=+-??? ? ??--= 换算均布土层厚度：m r q h 83.018 150=== 2．主动土压力计算（假设破裂面交于荷载中部） （1）破裂角θ 由'?== ?='?=30172 352618? δ?α，， 得： '?='?+'?+?=++=56703017261835δα?ω 149 .028 .77318.2381.1183.022*********.024665.0383.025.1222222000-=-=?+++' ??++-+?+??= +++++-++= ） ）（（）（）（） ）（（）（） （tg h a H a H tg h a H H d b h ab A α 55 .0443.3893.2149.0893.2893.2428.1893.2149.056705670355670=+-=-++-=-'?'?+?+'?-=+++-=））（（） ）（（） ）（（tg tg ctg tg A tg tg ctg tg tg ωω?ωθ '?=?=492881.28θ 验核破裂面位置： 路堤破裂面距路基内侧水平距离： m b Htg tg a H 4.3333.0655.0)26()(=-?+?+=-++αθ 荷载外边缘距路基内侧水平距离： 5.5+0.5=6m 因为：0.5〈3.4〈6，所以破裂面交于荷载内，假设成立 （2）主动土压力系数K 和1K 152.2261855.055.0231='?+?-=+-= tg tg tg atg b h αθθ566.0261855.05 .02=' ?+=+=tg tg tg d h αθ 282.3566.0152.26213=--=--=h h H h 395 .0261855.0() 56704928sin() 354928cos(()sin()cos(=?+'?+'??+'?=+++= ） ）tg tg tg K αθωθφθ 698 .1151.0547.016282 .383.02)12152.21(6412)21(212 23011=++=??+ -+=+-+ =H h h H h H a K
理正挡土墙设计详解
1第一章功能概述 挡土墙是岩土工程中经常遇到的土工构筑物之一。为了满足工程技术人员的需要，理正开发了本挡土墙软件。下面介绍挡土墙软件的主要功能： ⑴包括13种类型挡土墙――重力式、衡重式、加筋土式、半重力式、悬臂式、扶壁式、桩板式、锚杆式、锚定板式、垂直预应力锚杆式、装配式悬臂、装配式扶壁、卸荷板式； ⑵参照公路、铁路、水利、市政、工民建等行业的规范及标准，适应各个行业的要求；可进行公路、铁路、水利、水运、矿山、市政、工民建等行业挡土墙的设计。 ⑶适用的地区有：一般地区、浸水地区、抗震地区、抗震浸水地区； ⑷挡土墙基础的形式有：天然地基、钢筋砼底板、台阶式、换填土式、锚桩式； ⑸挡土墙计算中关键点之一是土压力的计算。理正岩土软件依据库仑土压力理论，采用优化的数值扫描法，对不同的边界条件，均可快速、确定地计算其土体破坏楔形体的第一、第二破裂面角度。避免公式方法对边界条件有限值的弊病。尤其是衡重式挡土墙下墙土压力的计算，过去有延长墙背法、修正延长墙背法及等效荷载法等，在理论上均有不合理的一面。理正岩土软件综合考虑分析上、下墙的土压力，接力运行，得到合理的上、下墙的土压力。保证后续计算结果的合理性； ⑹除土压力外，还可考虑地震作用、外加荷载、水等对挡土墙设计、验算的影响； ⑺计算内容完善――土压力、挡土墙的抗滑移、抗倾覆、地基强
度验算及墙身强度的验算等一起呵成。且可以生成图文并茂的计算书，大量节省设计人员的劳动强度。
2第二章快速操作指南 2.1操作流程 图2.1-1 操作流程 2.2快速操作指南 2.2.1选择工作路径 图2.2-1 指定工作路径 注意：此处指定的工作路径是所有岩土模块的工作路径。进入某一计算模块后，还可以通过按钮【选工程】重新指定此模块的工作路径。
加筋土挡土墙设计大赛初赛
加筋土挡土墙设计大赛初 赛 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
加筋土挡土墙设计大赛初赛 设计原理： 利用加筋条与土之间的摩擦和作用在挡墙上的土压力之间平衡从而实现挡墙挡土的效果。加筋土挡墙在墙后土体内埋设筋带，使土体与筋带组成复合土体共同作用，以增强其自身稳定性，能够弥补土的抗剪强度低和没有抗拉强度的弱点。 需要计算的几个内容： 一、应力计算 应力计算主要是计算土体的竖向应力、横向应力 二、配筋计算 主要是确定配筋深度、配筋的长度和宽度、锚固端的长度 加筋土挡墙的具体破坏模式 （1）筋带拉断引起的破坏，如图所示； 筋带的抗拉强度验证 （2）筋带拔出引起的破坏，如图所示； 筋带的抗拔(有效摩擦力)强度验证 （3）挡土墙倾覆破坏，如图所示； 整个墙体的抗倾覆强度验证 破裂面的确定
现行设计理论对破裂面的类型和位置的假定只要有以下四种，即直线型、对数螺旋线型、折线型和复合型。设计计算中破裂面通常选用折线型的法。 a ）直线型 b ）对数螺旋线型 c ）折线型 d ）复合型 图 破裂面形式 现行加筋土相关设计规范的折线法确定破裂面有两种： 《公路路基支挡结构设计规范》（TB10025-2006 ）所推荐的确定方法如图a ）所示，破裂面上部2H 取墙后处的竖直面，下部2 H 取墙脚与的连线[16]。 《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）的折线法竖直部分取在墙后处，破裂面下部的斜面为和水平面成45/2??+的斜面[17]，如图 b ）所示。 破裂面将墙后的土体分为活动区（非锚固区）和稳定区（锚固区）两部分。 a) b) 图 折线法确定破裂面 加筋挡土墙的基本假定 通过前面所述的设计原理，加筋土挡墙在设计计算时可做以下几点基本假定[18]： （1）墙面板承受填料产生的主动土压力，且每块面板承受各自相应范围内的土压力，并由连接在墙面板上的拉筋的有效摩擦阻力即抗拔力来平衡； （2）挡土墙内部加筋体分为活动区（非锚固区）和稳定区（锚固区），这两区分界面即为土体的破裂面。破裂面通常按折线法来确定。靠近面板活动区内的拉筋长度a L 为无效长度；作用于面板上的土压力由稳定区与填料之间的摩擦阻力平衡，在稳定区内拉筋长度b L 为有效长度；