利用Excel和AutoCAD进行挡土墙设计

<正>一、引言在水利水电、公路桥梁等土木建筑工程中经常会遇到各种形式的挡土墙,挡土墙的设计包括:土压力计算、抗滑及抗倾(岩基)稳定验算,基底应力、截面应力验算等。挡土墙的计算方法不复杂,但各项作用力及力矩的计算较繁琐,尤其是在拟定的设计方案不同的计算工况中计算结果不能满足     

水工挡土墙抗滑稳定验算中几个问题

1 抗滑稳定验算中的前提条件合理的抗滑验算涉及到各种计算指标的选取,土压力荷载的计算公式的正确选择和安全系数的选取等条件.上述几个前提条件有问题,难以进行合理的挡土墙抗滑稳定验算.1.1设计指标的选取在土压力计算中主要涉及强度指标Φ和C,对于砂性土主要是Φ值,基地摩擦系数f,对小型工程可按有关经验值选取.对于大中型工程应通过试验选取.     

圆弧形重力式挡土墙部分荷载的整体计算

结合工程实际,提出圆心角为90°的圆弧形变墙高、变底宽的重力式挡土墙的整体设计计算方法,内容包括挡土墙体积、墙后土体体积、主动土压力、主动土压力力矩、抗滑稳定和基底应力分布的计算方法.实例计算表明,本文方法与常规的按单位墙长计算方法相比,不仅计算合理,而且可以节省工程量与投资.     

加筋挡土墙在膨胀土地区应用的研究分析

结合某变电站基础工程,对膨胀土加筋挡土墙开展了一系列的现场试验研究。试验结果表明:在填筑高度较小的情况下,墙背土压力增加较快,实测竖向土压力大于γh,土压力系数逐渐增大;而随着填土高度的增大,实测竖向土压力逐渐开始收敛并小于γh,土压力系数也逐渐降低。降雨导致竖向土压力和侧向土压力均降低,但土压力系数增大。大型膨胀土填土工程会产生较大的变形,且变形收敛速率缓慢。筋带的存在有效地抑制了挡土墙的侧向变形和竖向沉降。施工中,挡土墙的排水问题和防水处理对抑制挡土墙变形及不均匀沉降具有非常重要的作用。本文的研究对在膨胀土地区采用加筋挡土墙的合理性和有效控制影响工程质量的因素有重要的参考价值。     

水工挡土墙凸榫基础

凸榫基础是在挡土墙底板底面设置一个与底板成整体的榫状凸块。它的作用在于增大榫前被动阻力。而增前被动土压力的存在有利抗滑稳定，可适当减少挡土墙底板长度。在选择了合理的挡土墙断面后，它的构造相对简单，工程量适中，既能满足抗滑稳定要求，又能满足地基容许承载力要求。     

抗滑稳定计算中水压力作为抗力或荷载分析及讨论

挡土墙是工程中重要的建筑物,在抗滑稳定计算中,将水压力放入抗力还是荷载中,常常容易混淆.结合一个例题,对挡土墙4种工况进行了分析和讨论,得出相应结论,为工程设计提供一定参考和借鉴.     

节水改造工程防渗渠断面设计稳定性分析

汾河灌区项目防渗渠道设计,主要分为混凝土重力式挡土墙结构和浆砌石护坡结构,设计渠段内的堤防不存在渗透稳定问题,故只计算挡土墙的抗滑、抗倾稳定及基底压应力。文章针对汾河灌区节水改造工程防渗渠道采用的混凝土重力式挡墙设计,进行了稳定性分析,结果表明此种断面形式在两种工况下,渠堤的抗滑、抗倾稳定系数均高于规范允许范围,渠道设计断面是安全的。     

绕墙底转动挡土墙非极限状态主动土压力计算

挡土墙绕墙底背离土体转动时,墙背各点的位移不同,相应位置的土体内摩擦角发挥值不同,据此研究绕墙底转动位移模式挡土墙非极限状态主动土压力的计算。结果表明,绕墙底转动位移模式挡土墙非极限状态主动土压力呈凹曲线分布,墙顶位移增大,土压力系数和土压力整体减小,合力作用点降低,均在墙高的下三分点以下。     

圆弧段挡土墙抗滑稳定计算探讨

结合圆弧段挡土墙算例,探讨了设计中该形式挡土墙常用抗滑稳定计算方法,指出某些计算方法存在的问题,并按土压力的空间理论进行了抗滑稳定分析。算例表明,工程设计中通常使用沿弧长方向取1延米墙体作为稳定计算单元的计算方法一般情况下是偏于安全的,但在某些情况下需要考虑土压力的空间性质。     

基于有限元滑面应力法的重力式挡土墙结构抗滑稳定分析

在平面应变条件下,采用基于弹塑性有限元应力应变分析的滑面应力分析法对重力式挡土墙结构的稳定性及主动土压力进行研究,该法可直接评判挡土墙结构整体的抗滑稳定。通过与传统土压力理论比较分析,发现挡土墙后土体达到临界状态时,利用该法得到的滑裂面的安全系数、破裂角和主动土压力幅值与理论解有较好的一致性,表明本文方法可行、可靠。随后对填土性质参数进行了敏感性分析,并运用该法对挡土墙结构进行了深层抗滑稳定安全验算,可为重力式挡土墙结构安全设计提供可靠依据和技术支撑。     

RB模式下挡土墙非极限状态主动土压力分析

针对绕墙底端点转动模式(RB模式)的挡土墙,在无黏性填土和填土表面水平条件下,考虑填土内摩擦角的发挥程度和土压力系数的变化,利用水平层分析法推导了该模式下挡土墙非极限状态土压力公式。结果表明,绕墙底端点转动模式的挡土墙在非极限状态时主动土压力为凹曲线分布,墙体转动幅度越大,土压力分布曲线曲率越大,总土压力越小,作用点越靠近墙底。上述研究成果与相关试验一致,验证了理论公式的适用性与正确性。     

挡土墙侧向土压力中外确定标准的对比分析

挡土墙侧向土压力分主动、静止和被动土压力,而实际各种土压力状态的形成与墙体相对于土体的位移大小和方向有关。国际上不同国家的设计标准就其计算方法进行了不同的规定,具体工程项目设计过程中如何选择尚未达成共识,工程师多凭过往工程经验或自身对规范的理解选择对应的计算方法。若遇分歧、便无定论,尤其是跨国工程设计更为甚之。通过对比分析欧洲、美国、中国香港及中国大陆规范,主要针对重力式、悬臂式和扶壁式挡土墙侧向土压力的确定标准和原则进行梳理、提炼和对比分析,拟从源头探讨挡土墙侧向土压力确定标准的统一性原则,以期对挡土墙结构设计和稳定性分析提供更具理论依据的计算方法。同时,研究结论还可为后续跨国工程的勘察设计提供必要的技术支撑。     

二级垛式悬臂式挡土墙的受力与变形特征分析

为了考察剁式挡土墙的变形机理,基于有限元方法,对上下两级挡土墙尺寸相同、填土面倾斜、上下两级挡土墙相互搭接情况下二级垛式悬臂式挡土墙的土压力及填土变形进行对比分析,计算结果表明:填土侧向位移的最大值发生在上墙的墙踵板附近,下墙具有向临空面倾覆的趋势,上墙随着填土位移而产生一定的背离临空面的旋转。上墙与下墙墙踵板受到的竖向土压力均呈现非线性特征,距离墙根越近,竖向土压力越小;距离墙根越远,竖向土压力越大。二级垛式悬臂式挡土墙失稳时填土中有2个滑裂面,第一滑裂面基于下墙墙踵板根部贯穿于填土中,第二滑裂面基于上墙墙踵板根部贯穿于上部填土中。研究结果可为垛式悬臂挡土墙的设计与应用提供理论参考。     

某超大基坑挡土墙与土体相互作用的数值分析

以某超大基坑为例,借助FLAC^3D有限差分软件建立考虑土体、地下连续墙、结构梁板等共同作用的三维模型,研究墙体产生侧向位移时基坑外主动土压力的变化趋势墙体发生鼓型侧移时,基坑外主动土压力呈“R”分布;并对影响围护挡墙结构侧移和主动土压力分布的几个参数(内摩擦角、墙土摩擦角、挡土墙入土深度,以及基坑长宽比等)进行敏感性分析,并归纳出变化规律:土体内摩擦角和黏聚力对挡土墙侧移影响较大,随着内摩擦角和黏聚力的增大,挡土墙上的主动土压力和墙体侧移逐渐减小;挡土墙入土深度对挡墙的主动土压力影响不明显,而对挡墙侧移有一定影响。随着挡墙插入深度增大,上部墙体侧移逐渐增大;而下部墙体却相反,当插入比在1.2左右时,墙体侧移最小。在开挖面以上,随着基坑长宽比增大,挡墙上主动土压力逐渐减小;而在基坑开挖面以下,特别在靠近挡土墙底部范围内,随着基坑长宽比增大,挡墙上的主动土压力强度逐渐增大。     

考虑各向异性的土压力离心模型试验研究

挡土墙后填土通常具有一定的强度各向异性,但目前的土压力计算方法通常将其简化为各向同性材料。为揭示强度各向异性对主动土压力的影响规律及其机理,采用椭圆形截面的金属棒堆积形成二维粒状材料,并针对这种二维粒状材料研制了主动土压力的离心模型试验设备与测试技术。初步试验表明,墙后填土的强度各向异性对主动土压力沿墙高的分布规律有一定影响。随填土沉积面倾角增加,主动土压力的合力作用点逐渐向挡墙底部靠近。此外,墙后主动土压力受填土强度各向异性影响的程度可能达到40%。     

沉入式桶式基础防波堤抗倾覆稳定性计算

在波浪荷载作用下,沉入式桶式基础防波堤抗倾覆稳定性是其稳定性计算的一个重要部分。假设沉入较深土层的桶式基础防波堤极限状态下的稳定性主要由桶侧土压力、桶侧摩阻力、桶底土反力、桶底摩阻力维持,其工作原理与挡土墙类似。文中假定桶体绕转动中心转动,港侧为被动土压力,海侧为主动土压力,同时假定被动侧桶底土体达到极限状态。由于下桶内部有较多隔墙,假定下桶结构与桶内土体协同变形,即桶与桶内土体看作一个整体。基于上述假设,通过解析的方式,推导了桶壁土压力及摩阻力、桶底土反力及摩阻力的表达式,建立了沉入式桶式基础防波堤满足抗倾覆稳定性要求的三维计算方法。通过数值分析与离心机试验对比,验证了本文抗倾覆稳定性计算方法的可靠性。     

第八届中国土工合成材料会议论文：刚性基础上双级土工格栅加筋土挡墙性状研究

以刚性基础上双级土工格栅加筋土挡墙为工程依托进行了现场原型试验研究，分析了施工期及竣工后1.5a期间各级挡墙加筋体底部竖向土压力、墙面板背部侧向土压力和土工格栅拉筋应变分布规律。试验结果表明：刚性基础上加筋体底部垂直土压力沿筋长方向由均匀等值分布变化到呈曲线型分布，最大值靠近墙面位置。柔性基础上加筋体底部垂直土压力沿筋长呈非线性分布，最大值靠近拉筋尾部。竣工后加筋体底部垂直土压力分布形式基本不变。施工期间加筋土挡墙墙背侧向土压力沿墙高呈曲线分布，且随上覆填土厚度的增加而增大，数值增长速率逐渐减小。墙背侧向土压力大小远小于主动土压力，竣工后其值随时间延续逐步减小。施工期各测试层位拉筋应变基本上随上覆填土厚度的增加而增大，应变沿筋长方向呈双峰值的非线性分布，各测试层位土工格栅拉筋实测应变最大值均小于0.4%，竣工后拉筋应变基本无明显变化。试验结果可以为类似结构工程提供参考。     

深大坑中坑基坑围护结构离心模型试验研究

圆形地下连续墙作为一种受力合理的围护结构,由于空间"拱效应"的存在,作用在拱圈上的土压力主要在地下连续墙内自身平衡,地下连续墙的水平位移相对较小。基于某深大圆形基坑工程实际,采用离心模拟技术研究基坑开挖过程中基坑围护结构的水平位移和弯矩分布规律。分析表明,基坑地下连续墙最大水平位移为11.6mm,位于上部基坑的中下部,并且随着开挖深度增大,墙体位移逐渐增大且最大位移点不断下移。研究成果可为圆形基坑开挖和支护过程中围护结构的变形规律分析提供参考。