《重力式挡土墙稳定性及强度计算【论文】7400字》

PAGEPAGE12重力式挡土墙稳定性及强度计算目录TOC\o"1-2"\h\u184571．引言 2114912．重力式挡土墙简介 2124992.1重力式挡土墙介绍 2226052.2重力式挡土墙的发展及趋势 3106092.3各类挡土墙特点及适用条件 3314853．重力式挡墙设计 493173.1材料要求 4182313.2挡土墙设计 4220341.挡土墙的稳定性验算和强度验算 515982.墙截面强度验算 5223873.基底应力和偏心度检查 658503.3关键施工技术 6304653.4重力式挡土墙的设计要点 754201.截面形状的确定 7291142.挡土墙截面尺寸的确定 776973.土压力测量 7239314．重力式挡土墙安全评价标准 7293414.1重力式挡土墙安全评价指标 758984.2安全评价指标的分级标准 893375．重力式挡土墙评价方法 9229105.1重力式挡土墙安全性的评价流程 9312715.2重力式挡土墙施工质量和运行状况的安全评价方法 1045906．结论 10摘要：重力式挡土墙在我国占据着现有铁路挡护工程的不可替代的地位，目前首先呈现出来的问题是怎样评估重力式挡土墙的安全情况。文章在对现有重力式挡土墙的构造弊端实行归类和剖析的原则下，创立两部分评估体系即涵盖全体评估与微部细致评估重力式挡土墙安全评估系统，而且对于此评估系统倡议确定挡土墙安全等级和安全状态的细致评估方法；最后使用此评估系统对实际工程进行评估测试。其目的是能够对重力式挡土墙的安全现状实施无误的评估。研究说明该评估体系能为重力式挡土墙的修理和监控带来帮助，并且能保障既有重力式挡土墙的安全状态的评估准确的实施。关键词：重力式挡土墙；设计；安全1．引言重力式挡土墙被绝大多数工程单位所用于铁路支护工程当中，因为它作为一种能借助墙身重力来作为自己支撑力的结构，具有重要的防护作用。随着挡上墙使用年限的增长，各种病害和不同程度的失稳现象发生在重力式挡上墙身上；并且随着我国铁路运行车辆轴重的增加、速度的提升和近年来自然灾害的频发，这些外在因素都在一定程度上改变了既有重力式挡上墙受力情况，危害挡上墙的正常使用，使铁路运输的安全得不到保证。因此评估既有重力式挡上墙安全性，确定它的安全状态和等级，并针对不稳定、不安全的挡上墙提出相应的维修或加固措施显得尤为迫切和重要。目前，通过对不同工程安全评估进行针对性研讨，世界顶尖科研工作者在这方面取得了非凡的成绩。但时至今日因为研究的评估方法系统性程度较低，对现有重力式挡土墙安全评估方法实践工作少之又少。因此，本文志于对重力式挡土墙的安全实施更深层次探讨。2．重力式挡土墙简介2.1重力式挡土墙介绍重力式挡土墙是依托墙的重力用来抵挡土压力的一种挡土结构。在铁路支护工程中被广泛的推广。随着重力式挡土墙使用寿命的延长，重力式挡土墙显露了各种弊端和不稳定状况。近年来，随着轴载、速度的增加和自然灾害的频繁发生，这些外部因素在一定程度上改变了现有重力式挡土墙的受力状态，危及重力式挡土墙的安全。挡土墙和炼铁作业的正常使用。不能保证公路运输的安全。因此，对既有重力式挡土墙的安全性进行评价，确定其安全状态和等级，对不稳定和不安全的挡土墙提出相应的维护或加固措施，显得尤为紧迫和重要。目前，国内外顶尖工作者取得了一系列对各类重力式挡土墙工程的安全评价的研究成果。另一方面，由于对重力式挡土墙安全性评价研究方法缺失，评价方法也不系统。因此，本文依据对重力式挡土墙结构病害归类剖析，结合安全系数法，建立了一套全面、详细的安全评价体系，并提出了具体的评价方法和评价标准。安全系数评价方法能够表明既有重力式挡土墙的安全状况，并保障整个铁路运输系统的长久的运转。2.2重力式挡土墙的发展及趋势在古代工程的不断测验中，人们归纳整合了使用挡土墙的各种经历，并且一代代流传。从古长城、古天文台、古栈道两侧、古墓和古墓四周的古驿道都能看到古人修建的挡土墙的痕迹。近代以来，挡土墙被各式各类民用和建筑工程所利用，尤其是公路、铁路路基、市政园林、建筑、水利水电工程、水土保持工程等。可以说，挡土墙因为现代工业、交通、建筑、市政、矿业、水利、环保等工程的高速进展，自身也得到了卓越的发展。迄今为止年岁最高的挡墙结构形式是重力式挡土墙。但因为其材料物资充盈，形式简易明了，用料简洁，施工难度较小，还是当今社会使用最多的结构形式。重力式挡土墙和半重力式挡土墙是根据重力式挡土墙的原理逐渐形成的，其原因是应对不同的地形情况和地基承载力的需求。随着新结构的发展，复合式挡土墙出现了垂直预应力锚索挡土墙和重力式锚索挡土墙。近年来，随着人们生活的丰富和人们生活水平和环境意识的逐渐提升，艺术美化被人们逐渐提上日程，这就是为何要让大型挡土墙的设计具有景观、欣赏、生态等特性的原因。如今挡土墙发展的最终目标就是实现文化艺术效益。2.3各类挡土墙特点及适用条件2.3.1钢筋混凝土结构挡土墙为了满足不同地区（如地基、材料来源、地形等）和不同要求（如建筑物高度、稳定性等）的施工条件，开发了各种类型的挡土墙，如悬臂、桥墩、加筋土、锚板、锚、土钉、卸载板等。钢筋混凝土结构。悬臂式挡土墙和扶壁式挡土墙在国外得到了广泛的应用，但因为国内环境、技术等许多条件的制约，这两种挡土墙在国内还没有被大多数人所熟知。但是，它的前景是充满希望的，这是因为中西部地区高海拔公路的不断修建，它得到使用的机会将越来越多。2.3.2复合式土墙随着新结构的发展，复合式阻挡土墙，出现垂直的预应力安置式地壁和重力式安索式阻挡土墙。垂直应力锚屏土墙是重力墙和垂直应力锚组合。一种新型的防土结构。重力锚碇遮土墙在重力式土墙基础上，采用锚技术形成的另一栋建筑墙。新的防土结构。2.3.3新结构土墙近年来，在传统的土墙构造的基础上，Y形土墙、U形墙壁等新型结构的形式得到了发展。日本神户大学的田中博士制作了Y型土墙。首先，根据尺寸制作1～4米的混凝土块。并且，把前制的块放在石块的地盘上，还砂做墙。逆Y型有由于防御土的墙的事力学性地容易滑，抵抗的特征。同时，也有防止排水和地下水的侵蚀的好处。U型土墙，类似于重臂式和土墙。将侧壁和地板连接起来，形成字母“U”。路面在地下水位以下铺设时，可以采用U形的土墙填补被挖掘区域。在设计中，传统的土墙和传统的墙壁的不同，是考虑水压的影响，分析浮体的稳定性。U型防土板可以被当做弹性地盘梁子，是因为它较传统的土墙更宽，可视为弹性地盘梁。地下水位高的时候，地面的水平变得厚，保证浮动的稳定性。当今社会的最新趋势是新材料的开发和应用，并保持研究和开发新结构。3．重力式挡墙设计3.1材料要求重力式挡土墙通常是用石头建造的。当石料不足时，也可采用粘土砖或预制混凝土块。（1）石材：应仔细选用墙石，选用质地致密、无风化、无裂缝的硬质石材。一般情况下，强度要求大于MU25，寒区、浸水式挡土墙和某些特殊用途挡土墙的强度要求大于MU30。（2）粘土砖：挡土墙采用粘土砖烧制而成。强度要求大于MU7.5。粘土砖的尺寸一般为24cmx11.5cmx5.3cm。（3）预制混凝土砌块：采用水泥混凝土预制，按高度可分为大砌块、中砌块、小砌块。大砌块高度大于90cm，中砌块高度36-90cm，小砌块高度18-35cm。3.2挡土墙设计（1）确定截面形式重力式可根据土墙而靠墙背的倾斜度斜遮土墙，斜挡土墙和垂直墙壁，如图1所示。防重力式土墙的设计，首先必须根据实际情况和土墙的类型和特征选择截面形式。地基突然倾斜，但一般来说会挡住土墙。如果选择倾斜式的土墙，断面和墙壁会变高，会造成不必要的浪费。（2）确定截面尺寸重力式用土墙平衡墙后土的压力。尺寸设计必须采用测试算法。根据工程经验，将填埋的性质、地质条件、技术水平和墙壁材料组合起来，制作初步的截面尺寸，进行稳定性检查。如未满足设计和规范要求，需修改尺寸，重新检查，直至满足要求。（3）设计计算确定断面形状和大小后，应进行抗滑稳定、抗翻斗稳定性、地盘装载力和墙壁材料强度检查。另外沉降缝和伸缩缝也是重力式土墙设计的一部分，地震区应进行抗震设计。1.挡土墙的稳定性验算和强度验算土墙设计需要保证在安静的负荷和外负荷作用下，整个墙壁滑动不旋转，墙体截面有足够的强度，基座应力比基础的载力小，偏心率不超过允许值。因此，画出墙壁截面的形状和大小，可以检查墙壁的稳定性和强度。2.墙截面强度验算大多数是选取一个或两个截面进行运算检验。检查部分可以选择在底部的底部，12个墙的高度或上下壁的交界处。虽然墙截面强度验算包含正应力验算和剪应力验算两种运算方式，且剪应力包含水平剪应力和斜剪应力两种方式，但重力式挡土墙仅仅监测水平剪应力一种。3.基底应力和偏心度检查计算基础合成偏心率的公式为e=b2zn=b2。-（WZW+EYZXEXZY（W+EY）在地基上，E小于B6；在软岩地基上，E小于B6。E小于B4的情况是在难能风化的岩石地基上。3.3关键施工技术重力式挡土墙施工主要包括基坑开挖、基础砌体和墙体砌筑三个过程。（1）明挖基坑必须在挖掘之前进行排水措施。采用临时保护举措，确保工程安全，避免妨碍墙指持力层。在施工过程中严格执行检查制度，最后一道工序可以通过验收考试后方进行下一道工程。（2）挡墙放样应严格遵循放线挂线施工的挡土墙施工原则。挡土墙按沉降缝桩数布置，铺设段间挂线水平设置。（3）基础砌体在以基础为基础之前，处理地基提高地基装载力，减小地基应力，提高土墙抗滑和翻转稳定性，防止因不均匀沉降引起的土墙裂开。根据“三合一”或“一对一”的原则，把基础堆起来进行挤压灌浆。（4）墙体砌体基础和墙体砌体应当一次性完成，沉降缝和伸缩缝应平顺不重叠，墙体砌筑时应设置排水孔，设置过滤器以避免堵塞，墙与土的界面应具有一定程度的淤泥。（5）墙顶处理现浇混凝土。其厚度一般为400mm，屋檐悬臂宽度不小于100mm。切割墙、路肩墙和未覆盖的路堤墙应由墙顶部的大石头制成，并用强度大于M5的水泥砂浆连接，覆盖厚度不小于20mm。（6）接头主体施工完毕后，为保证美观，防止雨水侵蚀和渗漏，墙体应进行勾缝。钩缝有三种：凹缝、凸缝和平缝。根据形状可划分为三角形、圆形和正方形。在接缝处使用的水泥砂浆必须比墙身砂浆高一层。（7）养生应用覆盖毛毡养护施工后的挡土墙，以保证挡土墙的强度，避免开裂。3.4重力式挡土墙的设计要点为了满足挡土墙的抗倾覆的条件，在重力式挡土墙设计中，需通过满足挡土墙的抗滑要求最终确定挡土墙的用量，再一步进行细致的尺寸裁剪，在重力式挡土墙的设计中得以显现。1.截面形状的确定依照重力式挡土墙结构的区别和特征，可参考现实情况选取形状各异的断面结构形式。当地面水平坡度较陡时，倾斜式挡墙会使挡墙高度过大，断面增大，造成浪费，使倾斜式挡墙更经济合理。考虑倾斜挡土墙的情况，只有在路堑墙、路肩墙或路堤墙在墙趾处平坦开阔时才适用。2.挡土墙截面尺寸的确定重力式挡土墙能够利用自重来抵挡土压力。在设计中，通常采用试验方法确定重力式挡土墙的截面尺寸。根据经验，结合工程地质、填料性质、墙体材料及施工条件，拟定初步断面尺寸，并进行验算。如若不满足设计需求，当反复订正截面尺寸或实施其他举措，不达要求誓不罢休。3.土压力测量正确计算土压力和确定土压力的大小、方向和分布是挡土墙经济合理设计的关键。土压力的计算遍及范围较为广泛，主要是墙体、地基之间互相作用，解决这个问题是一个充满挑战性的过程。储层伦理理论和公式因为计算方式简明、概念清晰易懂、适用的范围极为广泛，所以储层伦理理论和公式是现在来说应用效果最好的计算方法，此外计算土压力的理论和方法还有许多。4．重力式挡土墙安全评价标准4.1重力式挡土墙安全评价指标重力式挡土墙施工质量和运行状况的安全性应与挡土墙可能发生的形式相结合进行综合评价。重力式挡土墙的破坏形式主要包括四个形式分别是：因地基产生抵挡不住的或不均衡的沉陷而造成的墙身倾覆破坏和因墙身材料硬度不足而造成的墙体损坏，基础移动而造成的损坏、墙身绕墙趾所引发的倾覆损坏。为了解决这四个问题我们对于重力式挡土墙的安全性评价必须从这四个方面入手：①挡土墙的抗滑稳定性。稳定系数评价能够评价滑动的稳定性。②挡土墙的倾覆稳定性。抗倾覆系数评价能够说明倾覆稳定性。③地基承载力。由基底的最大压应力。与地基容许承载力的关系及基底的合力偏心距与基底宽度的关系评价。④墙体的承载力。由检算两种关系分别是检算截而合力偏心距，与宽度的关系和截而上的轴向力与圬工抗压能力的关系评价，情况紧急时还必须由检算截而上的水平力与圬工抗剪能力的关系评价。4.2安全评价指标的分级标准本项目最先依据挡土墙在工程规定年限内出现破损次数和挡土墙的安全是否会因为地质条件的恶化而恶化。将挡土墙的安全情况归类为安全、基本安全、欠安全、不安全和很不安全五个等级；然后凭照挡土墙监测的指标计算出对应评估标准，再考虑挡土墙发生各种破坏等级的概率，并根据与规范给出的评价指标容许值的比较，最终得出挡土墙安全状况的安全分级指标。滑动稳定性分级标准。通过将抗滑动稳定系数和规范容许值的比较，遵照《公路路基设计规范》规范范围为1.5，最后依照范围实施效果评价。第二，倾覆稳定性分级标准。将计算出的抗倾覆稳定系数和规范容许值进行比较，根据范围进行效果评价。遵照《公路路基设计规范》规范范围是1.5。第三，地基安全性分级标准。将计算出的基底压应力和地基承载力容许值进行比较，根据范围进行效果评价。第四，基底不均匀沉降分级标准。基底合力的偏心距过大，基底会产生较大的不均匀沉陷，进而影响到挡土墙的稳定。将计算出的基底合力的偏心距和规范容许的基底合力的偏心距进行比较，根据范围进行效果评价。第五，墙体完整性分级标准。根据分项报告二的研究，若墙体砌筑质量能严格按照规范和设计要求进行施工，墙体厚度的缩小及土压力的扩大对抗压承载力和墙体自身的坑载影响微乎其微，尽管对挡土墙的抗拉承载力有不少的影响，但是，只需要掌控截而合力的偏心距在规定范围内，则影响将会变小。因此，若墙体完整性很好，可不考虑墙体自身的破坏。只有墙体存在质量缺陷时才会对自身的承载力有影响。因重力式墙体的坛工材料及性质、砌筑要求、施工质量等影响因素众多，目前尚没有一种能实现挡墙强度快速检测的技术，实际检测中，一般采用弹性波法，通过弹性波速在挡墙中传播速度的变化来判断墙体的完整性第六，墙体外观质量分级标准。墙体开裂、墙而外膨、伸缩缝错动是挡土墙病害的直观体现，一旦出现这些病害，说明挡土墙墙体的强度或稳定性不能得到满足，是挡土墙失稳破坏的前兆。墙顶平台开裂与塌陷主要是由墙后填土引起，墙后填土土料不符合设计要求，填方不密实，或运营中的超载，都会造成填土塌陷，导致土压力加大，严重时会使挡土墙出现明显的变形、开裂。造成挡土墙排水不畅的原因很多，挡土墙排水孔堵塞或设置不合理、墙背反滤层未做或位置摆放不准确、坡体有地下水或者地表水大量渗入等，在墙背产生的动水和静水压力，另外，墙体和岩土体浸在水中，其强度也会降低，这些都对挡土墙的稳定性产生重要的影响。因此，墙身裂缝、墙而外朦、伸缩缝错动、墙顶平台开裂与塌陷、墙而潮湿程度是挡土墙外观状况检查的主要内容。5．重力式挡土墙评价方法5.1重力式挡土墙安全性的评价流程第一，资料收集和分析。收集与挡土墙相关各种资料，如勘察、设计资料，施工、竣工验收资料，监测、养护资料等，了解施工和运行过程中出现的灾害地质情况和处理方法，并记录其准确位置。第二，现场踏勘，制定检测方案。检测前进行现场踏勘，了解工作条件，保证检测工作能够顺利进行。根据现场具体情况制定合理的检测方案，包括测线布置、检测指标、检测方法、采用的仪器设备等。第三，进行现场检测，获得表征指标。第四，挡土墙安全性的单项指标分级。根据得到的挡土墙施工质量和运行状况的表征指标，采用相应的计算得到反映挡土墙稳定性的各种评价指标，按照单项指标对挡土墙的安全性进行分级。第五，挡土墙安全性的综合分级。根据各单项指标的分级结果，对挡土墙安全性的进行综合分级，并制定相应的处置措施。挡土墙安全性综合分级原则为：一是按照各单项指标划分的挡土墙的最低安全等级为挡土墙的综合安全等级；二是若有两个单项指标划分的挡土墙的最低安全等级相同，则挡土墙的综合安全等级降一级。5.2重力式挡土墙施工质量和运行状况的安全评价方法首先，重力式挡土墙施工质量的评价方法。影响重力式挡墙施工质量的因素众多，如墙体坛工材料的性质、砌筑的密实性，墙体截而的形状和几何尺寸（墙顶宽度、而坡坡度、背坡坡度、底坡坡度、墙体高度等），墙体的设置位置，墙后反滤层和回填料的性质，地基土层的性质，基底隔水层和墙而排水孔的设置等。对于挡土墙施工质量的评价，不可能做到而而俱到，考虑到所有因素。另外，上述对于各项目的检查在挡土墙施工过程已均由监理单位承担。本处的施工质量检查仅是针对施工中主要存在的问题进行抽检。根据分项报告二的研究，对于重力式挡土墙施工质量的检测项目主要包括墙体厚度、墙体完整性和墙后填料质量。一般情况下，新施工完的挡土墙外观质量都会符合要求，因此，不需要做专门做外观质量检测。其次，重力式挡土墙运行状况的评价方法。对于重力式挡土墙运行状况的检测项目主要包括墙体外观质量、墙体厚度、墙体完整性和墙后填料质量。表1挡土墙的综合安全等级与加固维修的关系检测出上述指标后，以挡土墙的设计及竣工资料为准，根据实际的检测，调整参数，计算出控制挡土墙发生破坏的各种评价指标，如抗滑动稳定性系数、抗倾覆稳定性系数、墙体完整性系数等，计算时，若墙后填土为勃性土且未设反滤层，填土取饱和状