路基支擋結(jié)構(gòu)

潭衡西高速公路K122+882.44?K123+197.56支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一：計(jì)算及設(shè)計(jì)在湘潭至邵陽(yáng)地區(qū)K122+882.44?K123+197.56路段的高速公路上修建一座路堤式加筋土擋土墻。據(jù)調(diào)查，擋土墻不受浸水影響，已確定擋土墻全長(zhǎng)為300.12m,沉降縫間距離采用20m，縫寬2-3mm，縫內(nèi)填塞瀝青麻布或?yàn)r青木板。本文僅對(duì)一個(gè)典型的斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)，擋土墻墻高8.92m，填土高度0.8m，墻面坡角為6=73.3。，計(jì)算斷面見下圖。TWHooF睫悝 道博中心線已知各項(xiàng)計(jì)算資料匯列如下：.路基寬度為26m，路面寬18.5m；.荷載標(biāo)準(zhǔn)為公路II級(jí)；綠色加筋格賓構(gòu)件：型號(hào)GTM-2/（73）ZnP，幅寬2m，高度0.73m，鍍鋅覆塑防腐。主要技術(shù)指標(biāo)：鋼絲直徑?2.7（網(wǎng)面）部3.4（邊緣）凈2.2（絞邊），網(wǎng)格型號(hào)8x10，鍍層量245g/m2，鋼絲抗拉強(qiáng)度＞350MPa，破斷伸長(zhǎng)率＞10%，網(wǎng)面質(zhì)控強(qiáng)度2%應(yīng)變時(shí)拉力荷載50.1KN/m。筋材垂直間距為0.73m；加筋格賓構(gòu)件：型號(hào)TM-2/（100）ZnP，幅寬2m，高度1m，鍍鋅覆塑防腐。主要技術(shù)指標(biāo):鋼絲直徑?2.7（網(wǎng)面）/?3.4（邊緣）/?2.2（絞邊），網(wǎng)格型號(hào)8x10，鍍層量245g/m2，鋼絲抗拉強(qiáng)度＞350MPa，破斷伸長(zhǎng)率＞10%，網(wǎng)面質(zhì)控強(qiáng)度2%應(yīng)變時(shí)拉力荷載50.1KN/m。筋材垂直間距為1；填土采用紅砂巖填料，容重Y1=18.00kN/m3，內(nèi)摩擦角甲=35。，粘聚力C=0kPa，計(jì)算內(nèi)摩擦角?=40。；6.地基為硬塑亞黏土，容重Y=18.00kN/m3，內(nèi)摩擦角中=35。，粘聚力C=60kPa,地基容許承載力卜0]=210kPa；7.墻頂填土材料與加筋土填料相同。將綠色加筋格賓結(jié)構(gòu)視為一個(gè)加筋陡坡，加筋格賓結(jié)構(gòu)視為一個(gè)重力式擋墻，兩者進(jìn)行疊加。驗(yàn)算該復(fù)合擋墻內(nèi)部穩(wěn)定性時(shí)，僅按加筋陡坡進(jìn)行計(jì)算；按荷載組合I進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。解：計(jì)算加筋體上路堤填土產(chǎn)生的拉力由圖1可知：H=8.92m,、=0m,m=1.5,H'=0.8m,由《公路加筋土工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ_015-91)公式(2.2.2)：1/H7、 18.92~ccr?/ (2-b)=15(2-0)=2.97m2.97m>H'??.h=H'=0.8m故加筋體上填土重力的等代土層厚度h=0.8m。1E1 ，。因此，加筋體上路堤填土對(duì)第i層拉筋產(chǎn)生的拉力T=2Yh1K。計(jì)算公路二級(jí)重車作用產(chǎn)生的拉力(1)計(jì)算荷載布置長(zhǎng)度B已知公路一級(jí)重車的前后軸距乙=3+1.4+7+1.4=12.8m，車輪接地長(zhǎng)度a=0.2m,由規(guī)范公式(2.3.22)：B=12.8+0.20+(2x0.6+8.8)tg30。=18.77m因檔土墻分段長(zhǎng)度大于10m，故取擴(kuò)散長(zhǎng)度B=18.77m<20m(2)計(jì)算荷載布置寬度L0根據(jù)規(guī)范要求，擋土墻在進(jìn)行內(nèi)部穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，應(yīng)首先判斷活動(dòng)區(qū)是否進(jìn)入路基寬度，據(jù)此決定L的取值。車輛橫向布置圖見圖2，由圖知，破裂面距加筋體面板的水平距離為02.68m，已進(jìn)人路基1.48m，可布置一側(cè)重車車輪。

防撞護(hù)柱涅路中心線防撞護(hù)柱涅路中心線①按活動(dòng)區(qū)寬度布置汽車荷載求h);由圖2知：ZG=550kN/2=275kN,L=1.48m,B=18.77m,y=18.00m。由規(guī)范公式(2.3.2-1)：=0.55m7 275=0.55mh= ⑴18.77x1.48x18.00②按路基全寬布置汽車荷載求h；因路面寬為18.5m，橫向可布置四輛重車h= =0.25m(2)18.77x26.00x18.00"()<?).?.ZG=4x550kN=2200kN,L0=26.00m,B=h= =0.25m(2)18.77x26.00x18.00"()<?)故取h=0.55m。車輛荷載換算成等代均布土層后，考慮到這種荷載影響將會(huì)隨深度的增加而減小，因此采用1：0.5向下擴(kuò)散來(lái)傳遞荷載，如圖所示。在深度氣處，拉筋承受的拉力孔,為：其中：路堤式擋土墻在車輛荷載作用下，深度Z處的垂直應(yīng)力按下式計(jì)算i

b=yhLE11Lci式中w一車輛荷載作用下，加筋體內(nèi)深度zi處的垂直應(yīng)力;L——結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)采用的荷載布置寬度;l.l.——深度zi處應(yīng)力擴(kuò)散寬度（m）,按下式計(jì)算:當(dāng)z.+H'<2b0時(shí)L=L+b+H'+氣cicc2bo——面板背面至路基邊緣距離;（三）計(jì)算加筋體自重產(chǎn)生的拉力根據(jù)應(yīng)力分析法的基本假定和基本原理’加筋體自重對(duì)第i層拉筋所產(chǎn)生的拉力t.為:T3=yzKS式中：K——水平土壓力系數(shù)，K=G+tan2巾cot2p-2tan巾cotp）K=0.1690K=tan2（45。-）=0.271TOC\o"1-5"\h\za 2（四）筋帶所受拉力計(jì)算筋材所受拉力按下式計(jì)算\o"CurrentDocument", 1 ， 、CT=（yz+yh+b）KS=T+T+Ti1i221Eiv 1i 2/ 3/式中中廠加筋體填料容重（kN/而；y2一加筋體上填土容重（kN/血）；S一筋材之間的垂直距離（m）；V〈，為加筋體路堤填土產(chǎn)生的拉力二為車輛荷載產(chǎn)生的拉力孔為加筋體自重產(chǎn)生的拉力計(jì)算列表進(jìn)行，見表1。拉力計(jì)算表表一筋帶層號(hào)Zi(m)KiLi(m)aaiT2kN)T1(kN)T3kN)Ti(kN)10.000.16926.809.601.180.890.002.0720.730.16927.539.351.150.892.224.2631.460.16928.269.111.120.894.446.4542.190.16928.708.971.110.896.668.6652.920.16929.068.861.500.898.8811.2763.920.16929.568.711.471.2211.9214.6174.920.16930.068.561.451.2214.9717.6385.920.16930.568.421.421.2218.0120.6596.920.16931.068.291.401.2221.0523.67107.920.16931.568.161.381.2224.0926.69118.920.16932.068.031.361.2227.1329.71（五）加筋復(fù)合體內(nèi)部穩(wěn)定驗(yàn)算1.筋材抗拉斷驗(yàn)算筋材長(zhǎng)度按下式計(jì)算L=L+L式中L——總長(zhǎng)度（m）；La——筋材在主動(dòng)區(qū)的長(zhǎng)度（m），L廣0.3H=2.7m（查筋材在主動(dòng)區(qū)的長(zhǎng)度圖）;Le——筋材有效長(zhǎng)度（m）；按下式計(jì)算L=1Ff T}=0.5F^JLe2s版h+ZAa)fsf=0.2m<1m4=0.169x1=0.2m<1m=—x1.5x 0.8tan35。???取L為1m。一_一S一一一1 …故每層筋材下料長(zhǎng)度為：L=L+2L+廠2.7+2+E=5.74m為安全起見，取L=7m。筋材最大拉力發(fā)生在底層，T =29.71kN/m<T=50.1kN/mimax a筋材抗拔出驗(yàn)算計(jì)算最高一層筋材的長(zhǎng)度，該層拉力由上表計(jì)算?？紤]到筋材上下兩面都承受摩擦力，抗拔安全應(yīng)符合下式的要求：Tv[T]=2"?+氣)f

式中：f一筋材與周圍土的摩擦系數(shù)。無(wú)試驗(yàn)資料時(shí)，土工格柵采用0.8tan中。f=0.8tan中=0.8xtan35。=0.56F一要求的安全系數(shù)，F(xiàn)>1.5sL=1F￡__=0.5F堂=0.5x1.5x^6* =0.165m,實(shí)取1me2svyh+ZAc/f sf 0.56L=(H-Z)tanf45。-如I2)L=L+L=4.26+1=5.26m<7m=(8.92-O.73)tang。-[=4.26可見設(shè)計(jì)滿足土工格柵的抗拉斷和抗拔出要求。(六)加筋復(fù)合體外部穩(wěn)定驗(yàn)算驗(yàn)算外部穩(wěn)定性時(shí)，將上部的綠色加筋格賓結(jié)構(gòu)視為超載，從而僅對(duì)下部的復(fù)合擋墻進(jìn)行驗(yàn)算。根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)研究表明，上部的綠色加筋格賓結(jié)構(gòu)由于墻高較低，一般均滿足穩(wěn)定性要求。故本文不在對(duì)其驗(yàn)算穩(wěn)定性問(wèn)題?；椎酌娴鼗鶓?yīng)力驗(yàn)算按規(guī)范規(guī)定，當(dāng)路堤式擋土墻進(jìn)行外部穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，L的取值及等代土層厚度h布置的范圈均為路墓全寬度，地基應(yīng)力驗(yàn)算如下：基底面上垂直力N由W=5.8x(0.25+0.80)x18.00=109.62S/m1吧=1.2x0.80x2x18.00=8.64kN/mW=7x8.92x18.00=1123.92kN/mW=6x20=120kN/m4N=W1+W2+W+吧=109.62+8.64+1123.92+120=1362.18kN/m墻背AB上水平土壓力E路基頂面A點(diǎn)處水平應(yīng)力：P=18.00x0.25x0.169+18.00x3.72x0.169」0.76+11.32=12.08kPa路基頂面B點(diǎn)處水平應(yīng)力：%=18.00x(0.25+0.80+8.92)x0.169=3033kPa???E=6x12.08+18.25x6x-2=72.48+54.75=127.23kN/mE=E-cos8=127.23xcos20。=119.56kN,E=E-sin8=127.23xsin20。=43.52kN,ax ay求各力對(duì)基底重心O點(diǎn)的力矩M1=7x6x18x0.7+7x2.92x18x2.77+(0.25+0.8)x5.8x18x4.07+2x1.2x0.8x18x0.6=1999.68kNM=43.52x4.15-119.56x2.57=-126.66kN/m???M=M1+M=1873kN/m由規(guī)范公式(5.2.8)_1362.186x1873max7.0 7.02=194.60+229.35=423.94kPab.=194.60-229.35=-34.75kPa已知地基容許承載力卜0]=300□500kPa..Pmax<[b0I。min'0地基承載力滿足要求?；谆品€(wěn)定驗(yàn)算查規(guī)范表5.1.3,當(dāng)荷載組合為I時(shí)，要求的基底滑移穩(wěn)定系數(shù)〔Kc〕=1.3；查表5.1.5取基底摩擦系數(shù)R=0.3。由前項(xiàng)計(jì)算得： '垂直合力N=1362.18kN/m水平合力T=E=127.23kN/m由規(guī)范公式（5.2.9）=3.2vRN0.3x=3.2K= = cT127.23K>[K]cc基底滑移穩(wěn)定性滿足要求。傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算作用在墻體的力系與基底滑移驗(yàn)算時(shí)同。(1)求各力對(duì)墻趾O點(diǎn)的力矩M=W-x=42x18x4.2=3175.2kN/mM=W?x=7x2.92x18x6.27=2306.86kN/mM=W?x=7.57x18x(0.25+0.8)=143.07kN/mM4=E4-x4=0.48x18x4.13=35.68kN/m

（2）由規(guī)范公式（5.2.10）K_Zm_m+吃+吃+吃TOC\o"1-5"\h\z0_Zm1 M__30 E3175.2+2306.86+143.07+35.68 ,2.57X119.562.57X119.56查規(guī)范表5.1.3，當(dāng)荷載組合為I時(shí)，要求的傾覆穩(wěn)定系數(shù):[%]=1.5。K0>[K0] °抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。整體滑動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)算見圖5，按規(guī)范公式（5.2.11-1）驗(yàn)算，由經(jīng)驗(yàn)得知，在采用圓弧滑動(dòng)面假定時(shí)，最不利的圓心位置通常出現(xiàn)在如圖5中所示的XOY象限內(nèi)，但具體位置需試算確定。一般可劃分網(wǎng)格，以若干交點(diǎn)為圓心作相應(yīng)的圓弧滑動(dòng)驗(yàn)算求其穩(wěn)定系數(shù)K，與要求的穩(wěn)定系數(shù)[K]比較判斷其穩(wěn)定性。 ' '用CAD作圖，將土體分塊，并利用用CAD作圖，將土體分塊，距離和每沿米土條的重量并通過(guò)如下公式求K:sZ(C'X+Wcosatanp)K=iJi ， —s 乙Wsinaii式中:（kPa）；X—第i土條弧長(zhǎng)（m）；W一第i土條重力（kN）；.a,一第i土條滑動(dòng)弧法線與垂直線的夾角（°）；P.—第i土條滑動(dòng)面處內(nèi)摩擦角（°）;R一滑動(dòng)圓弧半徑（m）；

圖五整體滑動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)算本文僅對(duì)圖5中四個(gè)圓心位置（O1,02,03,04點(diǎn)）情況下的一種圓弧滑動(dòng)面給出了驗(yàn)算，見下述表格。 1234整體滑動(dòng)確定驗(yàn)算表（圓心在01點(diǎn)） 表5土條號(hào)土條重Wi(kN)土條重心至圓心水平距離（m）a1(。)Xi(m)④i(。)Ci(kPa)XCii(kPa)Wcosaitg?iWisina1283.79711618350096.34248.212397.2878.99463.023500193.24285.783463.8786.98342.423500269.28259.404513.7744.99242.193500328.65208.975397.0443.18151.813500268.54102.766427.1311.1252.263500297.9437.237179.1720.99-52.043500124.98-15.628163.0982.98-142.063500110.81-39.469132.3994.95-242.19350084.69-53.851082.5036.99-342.42350047.89-46.141115.038.39-421.635007.82-10.06

E01830.19977.24由上表知:TOC\o"1-5"\h\zE(C'x+Wcos以tg^)=1830.19\、iii iiLWsin以=977.24ii...k=嘗=1.87>[K]s977.24 s驗(yàn)算結(jié)果表明：當(dāng)滑動(dòng)圓心在q點(diǎn)，K）【K］在此種情況下整體滑動(dòng)的穩(wěn)定性滿足要求。整體滑動(dòng)確定驗(yàn)算表（圓心在02點(diǎn)） 表6土條號(hào)土條重Wi(kN)土條重心至圓心水平距離（m）a1(。)Xi(m)④i(。)Ci(kPa)XCii(kPa)Wcosaitg?iWisina1216.17112.99606.61350075.68187.212321.41710.95472.973500153.49235.073416.9259.01372.613500233.15250.914460.5936.98282.273500284.76216.245502.0744.99202.143500330.35171.726381.2763.18121.83500261.1479.277402.7321.1242.263500281.3128.098158.8771.01-42.043500110.98-11.089143.8472.98-122.04350098.52-29.9110118.7914.95-192.12350078.65-38.671179.2186.9-272.27350049.42-35.961223.1488.56-352.03350013.28-13.28E01970.731039.60由上表知：TOC\o"1-5"\h\z切(C'x+Wcos以tg^)=1970.73\、iii iiLWsin以=1039.60iiK=冬!=1.90>[K]s1039.60 sss驗(yàn)算結(jié)果表明：當(dāng)滑動(dòng)圓心在%點(diǎn)，K〉［k］在此種情況下整體滑動(dòng)的穩(wěn)定性滿足要求。ss整體滑動(dòng)確定驗(yàn)算表（圓心在03點(diǎn)） 表7

土條號(hào)土條重Wi(kN)土條重心至圓心水平距離(m)a1(。)Xi(m)①i(。)Ci(kPa)XCii(kPa)Wcosaitg^iWisina150.65216.39713.84350011.5547.892256.89614.91594.28350092.65220.203379.71912.96493.043500174.43286.584467.12710.97392.593500254.19293.975531.1628.98312.343500318.80273.576425.6017.17241.923500272.24173.117485.7935.11172.363500325.29142.038251.6042.99102.033500173.5043.699262.0981323500183.2713.7210262.0981-323500183.27-13.7211251.6042.99-102.033500173.50-43.6912230.1844.98-172.093500154.13-67.3013196.8486.97-242.193500125.92-80.0714149.7878.97-312.44350089.90-77.151597.73111.04-404.04350052.42-62.82E02585.071150.02x+x+Wcos以tg