路基悬锚式挡土墙拉杆优化设计研究
浅谈锚杆式挡土墙的设计方法
浅谈锚杆式挡土墙的设计方法摘要:挡土墙是一种被广泛应用于水利水电、公路、铁路、桥梁、工民用建筑、矿山、码头等工程建设中的一种支挡防护构造物,它用来支撑路基填土或山坡土体,防止填土或土体变形失稳,可以稳定路堤和路堑边坡,减少土石方工程量和占地面积,防止水流冲刷路基,并常用于整治塌方和护坡等路基病害,在山区工程建设中,挡土墙应用更为广泛。
挡土墙一般按其结构型式分类,常见挡土墙包括:重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式等;随着我国社会经济的飞速发展,挡土墙应用越来越多,其结构型式日新月异,近些年已发展出多种新型的挡土墙,如钢板桩挡土墙、锚桩式挡土墙、锚板式挡土墙、锚杆式挡土墙、加筋土挡土墙等,这类挡土墙都是以薄板作为挡土结构的(即以面板作为承受土压力的构件),因此也称为面板式挡土墙,他们在使用上有很多优点,今后也将会逐渐得到进一步发展和应用;本文主要介绍锚杆式挡土墙的设计方法。
关键词:挡土墙;面板式挡土墙;锚杆式挡土墙;Abstract: The retaining wall is a widely used in water conservancy and hydropower, roads, railways, bridges, civil engineering, mining, port and other projects in a protective retaining structures, which is used to support the embankment or hillside soil, prevent soil backfill or deformation instability, can stabilize the embankment and road slope, reducing the volume and area of ​​earthwork, embankment to prevent water erosion and landslides and commonly used in the remediation embankment slope protection and other diseases, construction in the mountains in retaining more widely used. Generally classified according to their structure type retaining wall, retaining wall common include: gravity, balance weight, cantilevered, supporting wall, etc.; With China’s rapid social and economic development, retaining more and more applications, it structure type rapidly in recent years has developed a variety of new retaining walls, such as steel sheet pile retaining walls, anchored pile retaining walls, retaining wall anchor plate, anchor retaining wall, reinforced earth retaining walls, etc., such as retaining walls are to thin retaining structure (ie, the panel members as to withstand earth pressure), also known as the panel retaining wall, they have many advantages in the use of the future will also be will gradually be further developed and applied; this paper describes the anchor retaining wall design.Keywords: retaining wall; panel retaining wall; bolt retaining wall;1概述面板式挡土墙主要包括板桩墙和锚定墙两大类,板桩墙是指面板要打入基坑底面以下较深的情况,如钢板桩墙,木板桩墙等,他们的主要构件是立板,附属构件有支撑,拉杆等;锚钉墙是指面板仅进入基坑底面以下较浅的情况,如锚桩墙、锚板墙、锚杆墙等,他们的主要构件是立板,附属构件有立柱、拉杆、锚杆、锚定构件等。
挡土墙设计优化方案研究
挡土墙设计优化方案研究挡土墙是一种用于防止土体滑坡和土方失稳的工程结构。
它具有承载土体压力、分散土体重力、防止土体滑动的功能。
在土木工程中,挡土墙起到了至关重要的作用。
本文将研究挡土墙的优化设计方案,以提高其性能和可靠性。
1. 挡土墙材料的选择与优化挡土墙常用的材料包括钢筋混凝土、钢筋挠性土工格栅、钢板挡土墙等。
在选择挡土墙的材料时,需要考虑到土体的性质以及墙体所承受的荷载。
可以通过强度试验和模型试验,选取适合的材料。
然后,可以利用数值模拟和优化算法,对不同材料进行比较,以确定最佳材料选择方案。
2. 挡土墙结构的优化设计挡土墙的结构设计直接关系到其承载力和稳定性。
在设计过程中,需要考虑土体的侧压力、墙体的高度和倾斜角度、墙体的断面形状等因素。
通过数值模拟和结构优化算法,可以对不同结构方案进行分析和比较,以确定最佳的结构设计参数。
例如,通过调整墙体的锚杆布置、增加剪力键的长度等措施,可以提高挡土墙的稳定性。
3. 挡土墙的加固与加筋在一些特殊情况下,挡土墙可能会承受较大的外部荷载,导致墙体的变形和失稳。
为了提高挡土墙的抗震性能和承载能力,可以采取一些加固与加筋措施。
例如,在挡土墙的背面设置加筋带,增加墙体的抗拉强度;或者在挡土墙顶部设置水平拉杆,增加墙体的抗弯能力。
通过数值模拟和优化算法,可以确定最佳的加固与加筋方案。
4. 挡土墙的排水处理挡土墙在长期使用过程中,由于土体的渗透和排水不畅,可能会导致墙体内部的水压增加,从而影响挡土墙的稳定性。
为了解决这个问题,可以在挡土墙的内部设置排水系统,有效地降低土体的水压。
例如,可以在挡土墙的后方设置排水管道,将墙体内部的水排出。
通过数值模拟和优化算法,可以确定最佳的排水处理方案。
5. 挡土墙的监测与维护为了确保挡土墙的性能和可靠性,需要进行定期的监测和维护。
可以利用传感器等技术手段,对挡土墙的应变、位移、水压等参数进行实时监测。
同时,需要定期检查墙体的表面状况,修复或更换受损的部位。
悬锚式挡土墙墙体尺寸的优化设计研究
五 一立壁根部厚度 ( m);
屯一踵板长 度 ( m);
一
Z+ ^ 厶
式中:
~
趾板 ( 踵板 )根部厚度 ( m)。
6 0
第 i 拉杆 的拉力 (N); 层 k
厶一第 i 层拉杆的力臂 ( m)。 2 约束条件 . 5
( )验算抗滑动 稳定系数 : 1
=
Z=( 0 0xx 1( o 0 2 ( o o 】c 2 【 .)2 4+ +.) +丘+ .) 日+ 2 24 2 3
由于分布钢筋的造价在优化前后相差不大,所 以在 目标 函数 中不予考虑 。 所 以单 位长度悬锚式 挡土 墙的工程造价 :
z^
z z+ l
2 全 墙总竖 向力 N . 4 和抗倾覆 力矩 的求解
【】 2陈忠达,王海林.公路挡土墙施工 [ M].北京:人民交
通 出版社 .2 0 .3 04
( 接第 5 上 9页 】 可 以看 出 F) )FX )即 X 的 目标 函数 值 有 ( R ( H, (< R .8k I, l 改 进 。于是 X 代 替 X 并 和 X 、 2X 、 4 成 新 的 复 合形 , 行 计 算 得 到上 层 拉 杆 与 立 壁 连 接处 的弯 矩 M 一 67 N・l中层 拉 R H X 、 3) 构 ( 进 杆 与 立 壁 连接 处 的弯 矩 MB一 . N・ 下 层 拉 杆 与 立 壁 连 接 处 = 73 k m, 5 第二次迭代 。 = 99 k m,立 壁 根 部 处 得 弯 矩 MD一 .6k m, 0 = 94 N・ 由 = 为 了缩 短 搜 索 过 程 可 以 使 随 着 迭 代 过 程 不 断减 半 。 在 构 成 的弯 矩 Mc- . N・ 满 新 的复合形时 。 都必须检查是否达到精度要求 。当按上述步骤继 于弯 矩 的 数值 相差 不 大 。 足 设 计 的 要 求 停止 迭 代 。 由计算结 果可知 . 墙高 H= .m布设三层拉 杆时 , 9 0 上层拉杆 续 迭 代 时 . 复合 形 逐 步 移 向最 优点 , 合 形 也不 断收 缩 。 新 复 宜 布 设 在 距 离 墙顶 面 1 2 附 近 . 层拉 杆 宜 布 设 在距 离 墙 顶 面 .m 7 中 1.2 7
挡土墙工程的设计与优化研究
挡土墙工程的设计与优化研究一、引言挡土墙是一种常见的土木工程结构,用于抵抗土体的横向压力。
在工程设计中,挡土墙的设计与优化对于确保结构的稳定性和可靠性至关重要。
本文将对挡土墙工程的设计与优化进行研究,讨论设计参数的选择、结构类型的优化及施工方法的改进。
二、挡土墙的设计参数选择在挡土墙的设计中,选择适当的设计参数是一项关键任务。
以下是常见的设计参数及其考虑因素:1. 墙高和墙底宽度:墙高和墙底宽度的选择应考虑土壤的性质、斜坡的稳定性要求和设计荷载。
通常情况下,较高的挡土墙需要更大的墙底宽度以增加墙体的稳定性。
2. 墙体材料:挡土墙可以使用各种材料,如混凝土、石材、金属等。
选择适当的材料应考虑材料的可用性、成本效益和耐久性。
3. 墙体坡度:挡土墙的坡度对于土壤的保持和水分排除至关重要。
较大的坡度可以提高墙体的稳定性和抗滑性。
4. 排水系统:挡土墙的设计应考虑排水系统以避免积水和浸润。
排水系统包括排水管道、过滤层和透水材料等。
5. 内置加固措施:根据具体情况,挡土墙可以采用内置加固措施,如钢筋、地锚和挡板等,以增强结构的稳定性和抗力。
三、挡土墙结构类型的优化挡土墙的结构类型优化是实现结构经济高效的重要步骤。
以下是常见的挡土墙结构类型及其优化方案:1. 重力式挡土墙:重力式挡土墙是最简单和常见的挡土墙结构。
优化方案包括增加墙底宽度、采用合适的坡度和增加墙体自重,以增强稳定性。
2. 反滑挡土墙:反滑挡土墙通过增加墙后填土的重量来抵抗土体的横向滑移。
优化方案包括选择合适的墙后填土材料和排水系统,以提高墙体抗滑性。
3. 剪力键挡土墙:剪力键挡土墙采用在土体中插入优势的剪切键以增加极限抗力。
优化方案包括剪力键的尺寸和间距的选择,以提高墙体的抗剪强度。
4. 地锚挡土墙:地锚挡土墙通过地锚的抗拉力来抵抗土体的横向力。
优化方案包括地锚数量和深度的选择,以提高墙体的稳定性和横向抗力。
四、挡土墙施工方法的改进挡土墙的施工方法对于确保结构的质量和效益至关重要。
悬锚式挡土墙结构设计与稳定性分析
6 4 . 7 9 8 0 . 3 7
8 3 . 1 7
4 0 . 9 9 3 8 . 1 3
3 4 . 6 6
1 : 9灰 土 , =0 . 9 3 1 4 . 7 1
成一个 深约 1 5 . 0 m的“ 矩形 ” 取 土坑 ,2 0世 纪 9 0年代后期 开始 回填 ,现场地 勘探 点处 地面 高程介 于 4 3 0 . 4 1— 4 5 3 . 9 0 n l 之 间 ,地貌单 元 为黄 土梁 洼。根 据钻 探 、井 探 、现 场观 察及室 内土 工试 验结 果 ,拟 建场 地在 勘探 深度 内地层 自上
化等缺点 J 。悬锚式挡 土墙是 一种 新 型的组 合式 的支 挡构 造物 ,他是利用锚定 板技 术 与悬臂 式挡 土墙 组合 而成 的一 种轻型支挡结构 ,由钢筋 混凝土 墙身 ( 包括 立臂 和底板 部
分) 、锚定板 、拉杆及 填料 而构成的一种复合式结 构 。他
对地基承载力 的要求低 ,而且 由于锚 定板 对墙 身 的约束 作 用 ,可有效地减少悬臂根部 的弯矩 ,增加 墙身 的建 筑高度 ,
Hale Waihona Puke 2 悬锚 式 挡土墙 设计
2 . 1 室 内土 工 试验
对不能维持 自身 稳定 的土 体进行 加 固 ,以保 持路 基 的稳定 性 。传统 的重力 式挡 土墙 的稳定性 主要 依靠 墙身 自重 来保 证 ,因而 ,墙身 断面大 、施 工 量 大、 占地 多 、不 能 充 分发
挥建筑材料 的强 度性 能 ,且 不易 实现施 工 的机械 化和 工厂
同时提高 了墙体 的内部稳定性及结 构的整体稳定性 。
且随着时间 的推移 ,后期 灰 土的强 度将进 一步 提高 ,试 验
一种悬臂式挡土墙的优化设计及应用研究
土 , 括 淤 泥 、 泥 质 土 、 泥 质 砂 , 工 程 范 围广 包 淤 淤 在
收稿 日期 :0 2 0 — 6 2 1— 3 0
作者 简介: 胡雯 ( 7 一) 上海, : 1 8 , 9 女, 工程师 , 事市政 工程 项 从 目施 工管理 。
墙 , 出了两个必选方案 : 提 方 案 一 : 计 为 普 通 直 立 式 悬 臂 挡 土墙 , 图 设 如 l 示 。墙 高 H= 墙趾 悬 挑 长 1 墙 踵悬 挑 所 5m, . m, 3
6 2
道路交通
城 市道 桥 与 防 洪
21 年 7月第 7 02 期
一
种悬 臂式挡 土墙 的优化设计及应用研 究
胡 雯
( 上海 黄浦江 大桥建 设有 限公 司 , 海 20 9 上 00 0)
摘 要 :该 文 以某市 老路拓 宽工 程为 背景 ,根据 实际 工程 改进 悬臂 式挡 土墙 的结 构设 计 ,得 出一种 悬臂 式挡 土墙 的优 化设
压缩性 、 高灵敏度特 征 , 当其受 到震动时 , 土层结 构 易受 破 坏 , 剪 强 度 和 承 载力 随之 大 幅度 降 低 , 抗 引起地面或建筑物下 陷。 12 工 程 难点 及 特点 . ( ) 工 程 为 老 路 拓 宽 , 老 路 路 基 边 坡 为 植 1该 原 草防护 , 防护高 4 5m, ~ 原路基边坡沉降已基本完 成, 拓宽路基不能对老路路基大开大挖 。 ( ) 坡 脚 南 侧 紧 挨 着 有 一 水 渠 , 工 正 处 于 2原 施 南方 多雨期 , 且征地及临时用地非常 困难 , 如何在 现有 用 地 的条 件 下 ,不 破 坏 现 有水 渠 及 确 保 拓 宽 路基 的稳 定两 方 面协 调 统一 成 为 一个 难 点 。
关于悬臂式挡土墙及其设计优化的讨论
4. , 宽 3 1m , 前 基 底 以上 水 深 15m ,墙 后 水 深 距 基 7m 板 . 墙 . 底 0 5m。墙 前 卸 荷 板 以 下用 碎 石 回填 , 余 素 填 土 夯 实 , 后 . 其 墙 回填 土 石屑 , 筑 凸榫 后 , 两 侧 回 填 素 混 凝 土 垫 层 。前 墙 填 浇 其 土 表 面 布 有 人 行 道 荷 载 口1 4 k a和 路 面 荷 载 q = 0 k 。 挡 = P 2 2 Pa
O6 m 的 凸 榫 结 构 , 在 立 墙 上 设 卸 荷 板 , 宽 1O m , 高 . 并 板 . 墙
方 向成 :5 + /= 5 + 5/= 7 。 减 压 范 围 为 从 卸 荷 板 端 起 4 。 2 4 。 2 。 5 . , 2 2 5 点 到 竖 向方 向的 距 离 为 H = .5 t 5 .。 1 5 分布 荷 载 4 08 x a 75 : . 4 m。 n 2
HI V1 V2 . n : 一 =1 6 I H2 =V 2 一V O. l 3 1 n H3 V V6 . = = 5 一 =15 m H5 r - =0. 46 1 = Vr- H4 3 1 3
H6 =H3 一H7 =0. 68 m = 9
e l 。 =19 Pa e 。= l g1 .59 M =K 。 + ,kl 606 1 l。 ql =1 . 0 MPa
土 墙 的 断 面 尺 寸 如 图 1所 示 。
12 采 用 计算 数据 . 回 填 的 素 填 土 内 摩 擦 角 咖1 2 0,粘 聚 力 C1 Oi碎 石 =0 =
币2 2 0, 2 0; 土 石 屑 币3 2 0, 3 0; 素 混 凝 土 垫 层 咖4 =5 C = =0 C = -
悬锚式挡土墙结构设计与分析_陈忠达
0 引 言
随着中国高等级公路建设步伐的加快 ,特别是 高等级公路建设向中西部地区的推进 ,路基挡土墙 应用愈来愈多 。为了适应中西部地区的地形 、地质 、 土质等条件 ,满足高等级公路建设的需要 ,研究开发
新型的支挡结构具有十分重要的现实意义[1] 。 悬锚式挡土墙是利用锚定板技术与悬臂式挡土
墙组合而成的一种轻型支挡构造物 ,它是由钢筋混 凝土墙身 (指立壁和底板部分) 、锚定板 、拉杆及充填 在墙身与锚定板之间的填料构成的一种复合式结 构[2] 。它对地基承载力的要求低 ,而且由于锚定板
Abstract : The earth retaining wall is a new kind of compound supporting and retaining structure. Taking the double2layer suspended2anchor earth retaining wall as research object , based on the finite element method , the paper studies this kind of retaining wall’s design method , and put s forward it s calculation method ,which is based on Rankine active earth pressure , gives the design demand of wall structure , present s the method of designing anchor plate and drawbar , delivers the stability analysis method toward cantilever retaining wall and polygonal fracture plane stability analysis method. An example result s show that this method can be widely used in engineering design. 6 figs , 6 refs. Key words : road engineering ; suspended2ancho r eart h retaining wall ; eart h p ressure ; st ruct ure design ; stabilit y
悬锚式挡土墙立壁布设三层拉杆的优化设计
2 .形成 初 始 复合 形 ,求 出各 项 点 的 目标 函数 值,并找出最坏点和最好点。各项点 目标 函数值为:
F( X0= . 2 ,( ) 3 4 ,( ) 6 6 ,( ) 4 0 = .4 =.6
= . 9 F( ) 5 4 83 = .5
距 离立壁根部19m .5 附近 。
M — — 对 应 同 一 组
矩 ( N・ k m)。
达 到最 优 。
二 、优 化 设 计 的 原 则
优 化 设 计 的原 则 :
四、优化数 学模 型的求解
( 复合 形 法 的基 本 思想 一) 复 合 形 法 的基 本 思 想 是 在 可 行 域 内构 造 一 个 具 有 k ( ≥n 1 k + )个 顶 点 的初 始 复 合 形 ( 二 维 问题 为 一 对 个 多边 形 ;对 三 维 问题 为一 个 多面 体 ;对 三 维 以上 问 题 为一 个 超 空 间 的 多面 体 ;也 可 以把 复 合 形 理 解 为 一 个 具 有 k 点 的 集 合 ) , 然 后 对 复 合 形 各 顶 点 的 目标 个
工程量下,使用优化算法可以大大提高结构的承载力 和稳定性,具有使用价值 。o
=一 2 0 5.]] +=3[1 口 { 9 c[l. l J 2 J 囊J: 2f5 .0I 0 ¨ 15 JJ[ I]: lI + J 一 sl. _ J 7 2 }
= c 口 c r+ c r一 =
=
175 . 2- 3O 2. O 1 2.0 1
迭代。
由计 算 结果 可 知 ,墙 高H 9 0 布 设三 层 拉 杆 时 , = .m
上层拉杆宜布设在距离墙顶面1 7m . 2 附近 , 中层 拉 杆
公路挡土墙的设计方法及优化研究
公路挡土墙的设计方法及优化研究设计方法公路挡土墙的设计方法主要包括以下步骤:地基承载力计算在设计公路挡土墙时,首先需要对地基承载力进行计算。
根据土体性质、挡土墙重量以及预计承受的侧向压力等因素,选择合适的地基处理方式,以保证挡土墙的稳定性。
混凝土浇灌工艺挡土墙的主体结构一般采用混凝土浇灌而成。
在浇灌过程中,需要严格控制混凝土的配合比、浇灌速度和振捣方式等参数,以保证混凝土结构的强度和稳定性。
排水设施设计公路挡土墙应有完善的排水设施,以防止墙后土体因积水而软化,导致墙身失稳。
排水设施包括墙身泄水孔、地面排水沟等,设计时需充分考虑当地气候条件和地形特点。
优化研究为了提高公路挡土墙的安全性和经济性,需要对挡土墙的设计进行优化研究。
以下是几个主要的优化方向:边坡角度优化边坡角度的大小直接影响到挡土墙的稳定性和工程量。
通过调整边坡角度,可以在保证挡土墙稳定性的前提下,减小工程量和施工难度。
混凝土配合比优化混凝土配合比直接影响挡土墙的强度和耐久性。
优化混凝土配合比,可以提高挡土墙的使用寿命,减少维护成本。
结构形式优化挡土墙的结构形式可分为重力式、悬臂式、板桩式等。
根据不同的地质条件和受力特点,选择合适的结构形式可以大大提高挡土墙的稳定性。
实例分析以某高速公路挡土墙为例,该挡土墙高6米,长50米,位于斜坡上。
原设计采用重力式挡土墙,但施工过程中发现地质条件较差,承载力不足,需进行优化。
优化后的挡土墙设计改为板桩式挡土墙,并调整了边坡角度,增加了排水设施。
经优化后,挡土墙施工顺利完成,且在实际运营中表现良好,未出现任何安全问题。
结论公路挡土墙是保障公路安全的重要设施,其设计及优化对公路工程的安全性和经济性具有重要意义。
本文介绍了公路挡土墙的设计方法和优化研究,通过实例分析说明优化设计的必要性。
在今后的工程实际中,应充分考虑当地地形、气候等条件,结合工程需要,选择合适的挡土墙类型和设计参数,以保证公路的安全运营。
二、锚杆挡土墙
灌浆锚杆-直径100~150mm,压注水泥砂浆:如用于土层,则加压灌 浆或内部扩孔-预压锚杆或扩孔锚杆,-多用于路堑挡土墙
肋柱和墙面板≮C20。
二、锚杆挡土墙
2、可设单级墙或双级墙,每级墙高≯ 8m,多级墙间设置 宽度≮2m的平台,下两级墙的肋柱宜交错布置。
3、肋柱式间距宜为2.0~3.0m,肋柱宜垂直布置或向填土 一侧仰斜,仰斜度不应大于1:0.05。
4、每级肋柱上的锚杆层数,可设双层或多层。锚杆可按 弯距相等或支点反力相等的原则布置,向下倾斜。每 层锚杆与水平面的夹角宜控制在150~200之间,锚杆层 间距不小于2.0m。
5、肋柱受力方向的前后侧面内应配置通长受力钢筋,钢 筋直径不应小于12mm
1 2
B3tg )u
Ey
B3=
[Kc ]Ex f Ey
f
(H
1 2
B3tg )
B2
B3由试算法求出
(3)墙胸面坡坡度1:m,胸坡修正Δ B3
B3 mH1 / 2
Kc-容许抗 滑稳定系数
2、底板宽度计算
3)墙址板宽度B1 -高墙受抗倾覆稳定性控制,一般由基底应 力或偏心距控制,并要求墙踵处的基底不应 出现拉应力。
3、底板厚度计算
1)趾板弯矩和剪力:
Q1
N1
G1
G2
B1[ 1
1 2
(1
2)
B1 B
hhpj
(h
hpj )]
M1
B12 6
[3(1
h)
( h
)(h1
2hpj ) (1
2)
B1 ] B
设计与优化挡土墙结构的工程应用研究
设计与优化挡土墙结构的工程应用研究挡土墙通常用于地质工程和土木工程中,以提供便于施工和保证工程稳定的土体支护结构。
本篇回复将重点研究挡土墙的结构设计和优化,旨在提高挡土墙的工程应用效果和性能。
一、挡土墙结构设计的基本原则1. 保证墙体稳定性挡土墙结构在设计时必须考虑地震、风力、水力等外部力的作用,确保墙体能够承受荷载并保持稳定。
采用科学的结构设计方法,包括静力分析、动力分析和有限元分析等,以评估和优化挡土墙结构的稳定性。
2. 确定合适的材料选择适用的材料是挡土墙结构设计的重要环节。
常用的挡土墙材料包括混凝土、钢筋、砂石等。
根据工程需求和地质条件,选择合适的材料以确保墙体的强度和耐久性。
3. 考虑环境和可持续性挡土墙结构设计应考虑环境影响和可持续性。
选择可再生材料、优化设计以减少能源消耗和碳排放是重要的考虑因素。
此外,还应考虑保护生态环境、减少土地占用和净化水资源等方面的问题。
二、常见挡土墙结构类型及其优化措施1. 重力式挡土墙重力式挡土墙主要通过墙体自身重量来抵抗土压力。
优化措施包括提高墙体自重、增加假定墙以增加置换深度、优化墙体形状以减少因为冲击水压力而引起的倾覆等。
加筋土挡土墙是在土体中嵌入钢筋或其他加固材料以增加结构的强度和稳定性。
优化措施包括合理布置和锚固加筋材料、提高土体内摩擦力以增加嵌入材料的抗滑移能力等。
3. 前置式挡土墙前置式挡土墙是在土体表面设置一块独立的面板,以承受土压力并分散到后方的墙体上。
优化措施包括优化面板的尺寸和重量、研究面板与墙体之间的连接方式等。
4. 土工格栅挡土墙土工格栅挡土墙是一种将土工格栅与土体结合使用的结构形式。
优化措施包括优化土工格栅的材料和结构形式、增加土工格栅与土体之间的摩擦力等。
三、挡土墙结构设计与优化的研究方法1. 预先设计与优化通过数值模拟、试验数据分析和经验公式等方法,预先设计和优化挡土墙结构,以选择合适的结构类型和材料。
2. 参数敏感性分析利用有限元分析、试验数据等手段,对挡土墙结构的关键参数进行敏感性分析,以评估参数对结构性能的影响,进而进行合理优化。
悬臂式及锚杆挡土墙分析教学提纲
5.3 扶壁式挡土墙
(1)设计内容 (2)计算方法
5.3.1 墙面板和踵板 5.3.1.1 计算荷载 (1)墙面板
(2)踵板 WW1W2W3W4
W52
W 1 H B 3 t a n h 0
W2 hh3
W 3E B 3sin B 3
W3
W 4 2 E hsin B 3
W5
2.4
M1 B32
5.3.1.2 弯矩 (1)各支点及跨中水平弯矩
1)与肋相交处的水平负弯矩
墙面板:
踵板:
M 112pil2
M 1 Wl2 12
2)肋跨中点处的水平正弯矩
墙面板:
踵板:
M
1 20
pil
2
M 1 Wl2 20
墙面板水平弯矩在竖直方向的分布图
受压区高度; 配筋率;R g 纵向受拉钢筋设计强度; Ra混凝土抗压设计强度。
5.2.3.2 立壁和底板厚度
(2)按抗剪承载力确定
为防止斜裂缝开展过大和端部斜压破坏,截面 有效厚度为:
h0
Qj 0.05
Rb
(5-12)
式中:Qj为剪力;R为混凝土标号。
(3)弯矩和剪力计算
1)趾板(AB截面)
Q 1 1 23 B 1 h h 1 2 h 1 0 B 1 2 h h 2 1 h 1 0 B 1
(2)墙面板垂直弯矩
负弯矩:
M 0 .0 3h 0H 1 H 1 l
正弯矩:
M 0 .0 3h 0H 1H 1 l 4
(3)踵板上的横向弯矩:构造配筋
5.3.1.3 肋间净距和肋外悬臂长度 (1)肋间净距
挡土墙的优化设计实例分析
挡土墙的优化设计实例分析摘要:在挡土墙实际设计及施工过程中,为了既保证建筑物本身的质量及安全,又要达到经济的最优化,需要根据场地条件、地质情况等进行综合考虑,选择合理的挡土墙形式。
关键词:挡土墙;质量;安全;经济;合理在工程设计及施工过程中,为了保证建筑物的质量及安全,防止建筑物周边回填土的倾覆或滑移,通常应设置挡土墙。
挡土墙的形式多样,有重力式、悬臂式、扶壁式、锚杆式及板桩式等多种形式,应根据场地条件、地质情况、土壤含水率等综合考虑,进行合理选择及应用。
1 挡土墙形式的选用1.1 重力式挡土墙重力式挡土墙一般用块石、砖或素混凝土筑成,它主要是依靠挡土墙自身的重力保持稳定,通常适用于高度小于5 m的低挡土墙。
根据墙背倾斜情况,重力式挡墙分为俯斜式挡墙、仰斜式挡墙、直立式挡墙和衡重式挡墙以及其他形式挡墙。
主要的特点是结构简单、施工方便、施工工期短、就地取材、对地基承载力要求高、工程量大、沉降量大。
1.2 悬臂式和扶壁式挡土墙当墙高大于5 m时,墙的稳定主要依靠墙踵悬臂以上土重维持,此时多选用悬臂式挡土墙,它的悬臂部分的拉应力由钢筋来承受。
主要的特点是截面尺寸小、施工方便、对地基承载力要求不高,但所需工作面较大。
当挡土墙的墙高大于10 m时,为了增加悬臂的抗弯刚度,通常需沿墙每隔0.8~1.0 H设置一道扶壁,即采用扶壁式挡土墙。
主要的特点是工程量小、对地基承载力要求不高、工艺较悬臂式挡土墙结构复杂。
1.3 锚杆、锚定板式挡土墙锚定板挡土墙由预制的钢筋混凝土墙面板、立柱、钢拉杆和埋在填土中的锚定板所组成。
锚杆挡土墙通常由立柱、墙面板和锚杆三部分组成的轻型支挡结构。
主要的特点是结构轻、柔性大、工程量少、造价低、施工工艺较复杂。
适用于地基承载力较低的重要工程,墙高可达27 m。
2 土压力计算理论在计算土压力过程中,均将铁路列车活载、汽车活载等等效成均布荷载。
土压力计算理论主要包括库仑理论、朗金理论、第二破裂面理论。
探究锚固技术在挡土墙设计中的应用
探究锚固技术在挡土墙设计中的应用摘要: 加强锚固技术在挡土墙设计中的应用是十分必要的。
本文以挡土墙施工实例, 通过对设计方案比选和钢筋锚固带的使用效果的阐述, 具有重要的参考意义。
关键词:高位挡土墙; 锚固; 施工; 效果0.引言锚杆技术于1872 年首次应用于英国北威尔士露天页岩矿边坡加固工程,在至今100 多年的发展历史里,已成功的应用于国防、采矿、冶金、水利、公路、铁路以及城市建筑等各个领域的边坡加固、硐室加固、隧道支护、坝基加固和深基坑加固。
据不完全统计,国外各类岩石锚杆已达600 余种,锚杆年使用量超过 2.5 亿根;从1960 年至1995 年的35 年间,我国煤矿和金属矿山巷道中各种锚杆使用量累计超过3500OKM,目前年使用量已超过26OOKM。
随着锚杆(索)的应用,出现了一系列以锚杆为主的边坡治理新措施,例如:锚杆挡墙、预应力锚索桩板墙、土钉墙、微型桩、预应力锚索抗滑桩、预应力锚索钢架桩、锚拉洞、预应力锚索框架梁、预应力锚索地梁、预应力锚索垫墩、锚杆挂网喷浆、锚杆框架等。
由此可见,锚固技术已成为一种无可替代的边坡加固措施。
然而尽管锚固如此重要,其应用日益广泛,加强锚固技术在挡土墙设计中的应用是十分必要的。
1 高位挡土墙设置背景该工程位于山势陡峻地段, 基岩裸露, 沿线多发育V 字形冲沟, 冲沟深达十米至数百米。
此段属于旧路改建段, 路线受地形地势限制, 多处设计有6 m 以上的大型高位挡土墙。
2 高位挡土墙设计方案比选2.1 原设计情况原设计高挡墙采用Ⅲ型路肩式挡土墙, 长度方向以10 m 为一段落, 设置伸缩缝, 挡土墙下部基础部分及上部墙身部分按设计尺寸划分台阶, 挡土墙横断面设计图如图1( 本图无比例) 。
2.2 设计方案优化情况在原设计基础上, 适当降低基础高度, 基础部分改台阶砌筑为满砌, 基础底设一定比例的内倾坡度:墙身部分采用钢筋锚固带加固, 设置原则为以10 m伸缩缝划分挡土墙段落, 在挡土墙基底线以上每隔 6 m 设一处钢筋加固带, 筋带靠山体一侧用¢20 的螺纹钢筋作为锚杆与山体连接。
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摘 要 : 文 简 单 阐述 悬锚 式 挡 土墙 的特 点 , 本 通过 对 悬锚 式 挡 土 墙 的 工作 原 理 及 受 力 情 况 的 分析 对 悬 锚 式 挡 土墙 进 行 了结 构优
化设计 。
关键词 : 基 路
1、 引言
悬 锚 式挡 土墙
拉 杆优 化
321 立 目标 函数 和 约 束 条 件 .. 建 近年来 , 着我国公路建设事业 的迅猛发展 . 等级公路 已 随 高 我 们 从 方 便 立 壁 的配 筋 出发 建 立 目标 函 数 和 对 应 的 约 束 条 南平 原 地 区 向 山 区 、 由东 部 地 区 向西 部 地 区 不 断延 伸 。这 对 公 路 件 如 下 : 工 程 中路 基 支 挡 结 构 的设 计 提 出 了 许 多 亟 待 解 决 的关 键 技 术 问 FX = iM 曲 l ()m l ̄一 l n 题 。本 文 在 锚 定 板 式 挡 土墙 和悬 臂 式 挡 土 墙 的 基础 上 . 出 了一 提 种 路 基 新 型 支 挡 构 造 — — 路 基 悬 锚 式 挡 土 墙 悬 锚 式 挡 土 墙 适 g = + 8 } (式1 ) () + + . 公 - 7 1 用 于 缺 乏 石 料 、 基 承 载 力 低 及 对 抗 震 性 能 要 求 高 的 地 区 它 丰 地 、 X 2 X >0 4 _ I 富 了公 路 支 挡 结 构 的类 型 并 且 对 于 完 善 有 关 规 范 规 程 及 指 导 公 路 支 挡 工 程 的 建设 , 具有 重要 的理 论 与 实 际 应 用价 值 。 式 中 :1 上 层 拉 杆 距墙 顶 面 的 高 度 ( : X一 m) 2 悬 锚 式 挡 土 墙 的构 造 及 特 点 、 X2 一 中层 拉 杆 与 上 层 拉 杆 的 间距 ( ; m) 悬锚 式 挡 土 墙 是 一 种 新 型 的组 合 式 的 支 挡 构 造 物 .它 是 利 X3 一 中层 拉 杆 与下 层 拉 杆 的 间 距 ( ; m) 用锚定板技 术与悬臂 式挡土墙 组合而成 的一种轻 型支挡结 构 . )一 下 层 拉 杆 至立 壁 根 部 的 间 距 ( ; 【 4 m) 南 钢 筋 混 凝 土 墙 身 ( 括 立 臂 和 底 板 部 分 )锚 定 板 、 杆 及 填 料 包 、 拉 M. 一 应 一 组 X、2x、4 出的 最 大 弯矩 (N・ ) _ 对 皿 1 、3)算 x ( k i ; n 而 构 成 的一 种 复 合 式 结 构 . 图 1 1 示 如 .所 M 一 对应 同一 组 x、2x、 算 出 的最 小 弯矩 (N・ ) 1 、3 4 x X k i 。 n 32 .. 化 数 学 模 型 的 求解 2优 ( ) 生 初 始 复 合 形 顶点 。该 问 题 是 具有 四个 设 计 变 量 的非 1产 线 性 规 划 问 题 , 复 合 形 顶 点 的 数 目为 k n 1 4 1 5采 用 人 为 取 = +- +:. 选 点 的方 法 产 生 初 始 复合 形 全 部 顶 点 . 即选 取 下 列 五 点 作 为初 始复合形顶点 :
路 基 悬 锚 式 挡 土 墙 拉 杆 优 化 设 计 研 究
陈琪 磊 刘 洋
( 安大 学公 路 学 院 陕 西 长 西安 706 ) 104
中图分类号 :U T
Hale Waihona Puke 文献标识码 : A文章编号:0 8 9 5 2 1 )1 0 5 — 2 1 0 — 2 X(0 11 - 0 9 0
17 . O 25 . 2 15 . 7 22 .5
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图 11 悬 锚 式 挡 土墙 示意 图 .
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2o .o 它 对 地基 承 载 力 的 要 求 低 .而 且 由 于锚 定 板 对 墙 身 的 约 束 ( ) 成 初 始 复 合 形 , 出 各 顶 点 的 目标 函数 值 , 找 出最 2形 求 并 作 用 。 有 效 地 减 少 悬 臂 根 部 的 弯 矩 , 加 墙 身 的建 筑 高 度 , 可 增 方 便 施 _且 能 保 证 路 基 填 料 的压 实 度 及 其 均 匀 性 .保 证 路 基 工 后 坏 点 和 最 好 点 。 各顶 点 目标 函数 值 为 : T 的稳 定 性 。 整 体 性 及 抗 震 性 也 大 大 增 强 。适 用 于 填方 或半 填 半 其 F 置) 4 0 F( ) 3 4 F( ) 6 6 F( ) 8 3 ( .2 X2 .4 X3= .6 X4 .9 挖 路 段 , 为路 堤墙 或 路 肩 墙 使 用 。 作 F( ) . 5 54 3 拉 杆在 立壁 竖 向布 置 间距 的优 化设 计 、 所 谓 的优 化设 计 就 是 在 一 定 的 约束 条 件 下 .寻 求 一 组 设 计 从计算结果可得最坏点 ,: , , 五 最好 点 = 参 数 ( 量 )使 设 计 对 象 的某 项 设 计 指标 达 到最 优 。挡 土墙 或 土 变 , () 算除去最坏点 X 3计 H后 其 余 各 点 的中 心点 X C 体 的位 移 会 引 起 拉 杆 的 受 力 变 化 . 而拉 杆 的 布设 位 置 直 接 影 响 墙 身 和拉 杆 本 身 的 受 力 情 况 为 了保 证 墙 体 和拉 杆 处 于 比较 理 2 5 想 的受 力 状 态 , 究 拉 杆 在 立 壁 上 的 安装 位置 是 很 有 必 要 的 。 研 22 .O 31 化设 计 的 原则 .优 2.5 O 悬 锚 式 挡 土 墙 的 优 化设 计一 般 遵 循 以下 两 个原 则 : ( ) 量 使 各 层 拉 杆 所 受 的 拉 力大 致 相 等 ; 1尽 检 查 Xc 可行 性 。由 于 g c 82 的 () . x = 5且 1 5 2 5 2 0 2 5 . 、. 、. 、. > 7 2 2 0 f ) 量 使 各 层 拉 杆 与 立 壁 连 接 处 计 算 所 得 的弯 矩 以 及 立 0 所 以 X 为 可 行点 。 2 尽 , c 壁 根 部 计 算 所 得 的 弯 矩 相 等 () 点 X 和 x 的 连 线 方 向上 求 反 射 点 X , 检 查 可 行 性 。 4在 c 并 这一 原则不仅会 给拉杆 的断面选 择和施工 带来很 大方便 . 取反射系数 , 得反射点 X 为 : 则 也 给 立 壁 的配 筋 和 施 工 带来 了方 便 1O . 8 16 5 .8 1 5 . 7 32 设 三 层 拉 杆 的 优 化 设 计 .布 24 5 .4 22 .5 21 .0 +13 . Xc 0( c ) +【 一 _ = 在 优 化 设 计 过 程 中 用 到 的 主要 参 数 以 及参 数 的取 值 为 : 土 m 22 .0 21 .O 23 0 .3 压 力 修 正 系 数 取 1 : 动 土 压 力 系 数 取 012 : 土 重 度 取 1 . .主 1 . 3填 9 8 2.5 O 22 .5 17 0 .9 01 8 。下 面 具 体 介 绍 一 下 , 当布 设 3层 数 拉 杆 时 . 杆应 布设 的位 拉 置。 反射点 X 的约束 函数值 为:( 82 , R g : . 而且 1 8 、. 52 x 5 . 5 2 4 、. 6 4 3 、. 0 0 因 7 R 当墙 高 80 H≤1 . 时 , . m< 00 m 可选 择 布 设 三 层 拉杆 。为 了选 择 3 0 1 9 > , 此 反射 点 X 是 可行 点 。