齿坎式挡土墙在砂性土中的抗滑稳定的简化计算.pdf

第32卷第3期
华北水利水电学院学报
Vol 32 No. 3
2011年6月
Journal of North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power
文章编号:1002-5634(2011)03-0018-03
齿坎式挡土墙在砂性土中的抗滑稳定的简化计算
董小卓,李大亮,罗海东
(南京市水利规划设计院有限公司,江苏南京210006
摘要:齿坎式挡土墙对提高抗滑稳定性有着显著的作用.分析了齿坎的作用与形式,对齿坎式挡土墙结构
稳定性进行研究,提出了一种简化的抗滑稳定计算方法,可为工程设计提供参考
关键词:挡土墙;齿坎;抗滑稳定性;被动土压力;砂性土
齿坎式挡土墙在工程中得到了广泛应用,齿坎
表1被动土压力折减系数与内摩擦角ψ的对应关系
对提高挡土墙的抗滑稳定性有着显著的作用,通过
设置齿坎,可以减少墙体自重,降低基底的附加应
25°30°
35°
40°
力,从而降低工程造价,其经济效益已被诸多工程实0.750.640.50.470.410.35
践所证实.但有关这种结构的设计理论还不成熟,
目前计算被动土压力一般采用朗肯理论,根据
其中一种情况是将齿坎视为构造揹施,不考虑齿坎土单元体处于极限平衡状态时应力所满足的条件建
对结构稳定性所起的作用或仅作为安全储备;另
立土压力的计算公式.但欲使填土发生被动破坏,挡
种情况是将齿坎的作用折算到基底摩擦参数中去
土墙位移量须达到墙高的2%~5%,而这是工程中
予以一定程度的提高,但经验法确定的参数带有很所不允许的,所以在验算挡土墙的稳定性时,并不采
大的不确定性,现场实验确定的摩擦参数能反映实用被动土压力的全部,通常取其30%り,并不采
际情况,但由于资源耗费量大,其应用受到限制?通1.2滑动面参数取值
过研究齿坎式挡土墙在砂性土中抗滑稳定简化计算
齿坎的另一作用主要在于它改变了滑动面的形
方法,为工程设计提供参考
状.未设齿坎挡土墙的滑动面位于挡土墙基底面与
1齿坎被动土压力折减系数和滑动面土质地基的接触面,且齿前无滑动面存在(根据拠
参数取值
范的设计理论);而齿坎式挡土墙中滑动面无法穿
越齿坎,使得滑动面只在土体中发展,此时发生的是
齿坎的作用主要有2个方面:a.利用齿坎前土土体内部的剪切破坏,抗剪强度指标宜取固结不排
体产生的被动土压力,提高挡土墙的抗滑稳定性;水剪强度或固结快剪强度指标].
b.改变滑动面的形状,使滑动面发生在土体中,并
从变形、抗滑和实际使用效果综合来看,使用前
非在挡土墙基底面与土质地基的接触面上
齿和中齿较为合适?,.在具有一定凝聚力的黏土地
1.1被动土压力的折減系数取值
基上,齿坎式挡土墙采用前齿形式更为合适.笔者认
通过在基底面设置齿坎,利用齿坎前土体产生为前齿比中齿更适合施工,前齿挡土墙在工程中应
的被动土压力以增加挡土墙的抗滑稳定性.文献用更广泛.一般认为,齿越长,挡土墙的抗滑稳定性
[1]认为齿前的被动土压力值比朗肯被动土压力值越高.结构绕齿端转动,当齿坎长度超过一定范围
要小,存在折减系数,其值为0.7左右.文献[2]和时,对提高基底抗滑稳定性将不显著,齿长不宜超过
[3]认为被动土压力的折减系数随着内摩擦角的1m.试验证明,齿长在1m范围内,其抗滑力随着齿
增大而减小,具体见表1
长的增加近似呈线性增加
收稿日期:2011-04-02
作者简介:小卓(1982),男,江苏淮安人,工程师,硬士,主要从事水利工程设计方面的研究
第32卷第3期
小卓,等:齿坎式挡土墙在砂性土中的抗滑稳定的简化计算
19
2齿坎式挡土墙抗滑稳定简化计算
同,方便工程设计人员理解和应用,使用简单快捷
该方法不考虑整体滑动面,只对挡土墙自身进
方法
行抗滑稳定性研究,计算筒图如图2所示
2.1未设齿坎挡土墙的抗滑稳定计算方法
未设恃坎挡土墙时,通过沿基底面的抗滑稳定
G
安全系数K。控制挡士墙的稳定性,结构失稳时将会
Ep
沿挡土墙基底面与土质地基的接触面发生滑动
K。计算公式为
罔2计算简图
中。2G+ca
K
考虑到滑动面68为倾斜面,不方便计算,进
步简化基底面78为滑动面,并且不考点齿后破裂模
式中;cい为挡士墙基底面与土质地基之间的粘聚体B自重?由于设置齿坎,在进行抗滑稳定性分析
カ;A为挡士墙基底面积;中。为挡土墙基底面与士时应考虑齿坎前的被动士压力x净
质地基之间的摩擦角;∑G为作用在挡土墙上全部
抗滑稳定安全系数K计算公式
垂直于水平面的荷载;∑为作用在挡土墙上全部
K
tano。∑G
2
平行于水平面的荷载
∑
H-AE
2.2设齿坎挡土墙的抗滑稳定简化计算方法
E。=0.5yH7K。+2cK。S,K。=tan2(45+/2),
齿坎式挡士墙滑动面发生在土体的内部,滑动
(3)
面1234如图1所示
式中:e为土体的粘聚力;A为挡土墙基底面78的面
积;ゅ为土体的内摩擦角;∑G,∑H同未设齿坎
挡土墙取值;为齿坎前被动土压力折减系数
该方法适合砂性土,粘性土可采用等值内摩擦
图1滑动面示食图
角,被动土压力折减系数保守取为0.3
文獻[7]通过对齿前破裂楔体A和齿后破裂禊
齿坎前被动土压力E。根据齿坎的埋深和墙前
体B分别建立力学平衡方程,然后解方程组得到关覆土深度,可采用朗肯被动土压力理论计算.齿坎前
于K。的一元三次方程,最后采用迭代法对方程求覆土应有一定的距离,保证齿坎式挡土墙齿前破裂
根,其中最小值即为齿坎式挡土墙的抗滑稳定安全禊体充分发生被动破坏,以达到利用齿坎前土体产
系数.笔者认为这种方法可精确求解抗滑稳定安全生的被动土压力的效果.如果距离不够,设置齿坎增
系数,但是计算过程簽琐,不近合广泛应用到工程设加了被动土压力,可能会带来不利效果.当齿坎前没
计中,应进行简化处理
有覆土,破坏形式同未设齿坎挡土墙
目前规范主要针对未设齿坎挡土墙,根据地基
类别和挡士墙级别查规范得到挡土墙抗滑稳定安全
算例分析
系数的允许值,计算出挡土墙自身的抗滑力和滑移
力的比值(抗滑稳定安全系数),如果大于允许值,
计算时取ψ。=3的,荷载C=150kNm,H=
挡土墙满足抗滑稳定的要求.该方法只是对齿坎挡土30kNVm(G/H=3.0),底板宽度4.5m.增前覆士高
墙抗滑稳定计算公式进行修正,与规范的设计理论相度0.5m,土的容重y取18kNm,计算结果见表2.
寝2安全系數比较
土体内
齿攻前被动
被动土压力
抗滑稳定
未设齿坎抗滑
齿长/m
摩角
土压力8,AkP
折减系数ん
安全系数K
稳定安全系数K
5
0.85
25
0.3
1.S3
15,3
0.71
22.2