水利工程论文-沿海地区挡土墙的设计与稳定计算.doc

水利工程论文-沿海地区挡土墙的设计与稳定计算摘要：根据沿海地区挡土墙破损的原因及特点，进行了分析研究，设计出薄壁变异式挡土墙，并介绍了计算方法及相应措施。关键词：薄壁变异式挡土墙断面稳定计算沿海地区1基本情况近年来，沿海地区修建，复建了较多的排水、防潮闸及橡胶坝等挡水建筑物。在运用过程中，出现质量问题较多的是建筑物两岸及上下游的挡土墙。在对22座建筑物的统计中，有20的挡土墙出现不同程度的沉降、滑坡、断裂、倾斜现象。其主要原因是：1地质条件差，地震及其余震时常出现，地基沉降比较严重。海陆交互相地质经2000年复测沉降值达011m。2设计断面不合理，安全系数偏低。3设计阶段对施工质量及关键环节规范不足。因此，选择合理的设计方案和严格的稳定计算是保证挡土墙安全运用的关键。2挡土墙设计（1）挡土墙的形式工程中基本采用重力式挡土墙，它具有墙背粗糙地基牢，稳定斜坡推力小的特点。墙背倾斜又分为3种形式：直立、前倾、后倾。如图1中的（a）、（b）、（c）所示。（2）挡土墙设计特点沿海地区地基大部分呈流塑状态，以上3种结构型式很难满足设计规范要求。经过实践，我们选择了薄壁变异式挡土墙，如图1中的（d）所示，即在原重力式挡土墙的基础上，减小壁厚，加大基础面积。这样不仅减小了自身重量，还具有安全稳定减少工程投资的特点。3薄壁变异式挡土墙的结构及稳定计算（1）墙体自重计算简图如图2所示。其中W墙体自重W墙体自重加上墙后土的重量（2）墙侧向土压力水平地震作用下的总土压力P：P=（1KhCuCatg）P（1）式中“”和号分别对应于主、被动土压力Cu综合影响系数，取14Ca地震动土压力系数，查系数表得475Kh水平向地震系数，与设计烈度有关，7以下取01，8、9度分另取02和04P静力土压力P=12rH2Ka（2）式中r土的容重H挡土墙的总高度Ka静土压力系数。通过试验求得松砂土为04密砂土为07，粘土为05，也可用近似公式计算（3）式中填土的内摩擦角P作用在基底以上12H（矩形）或13H（三角形），作用方向与水平方向夹角为：=O（4）式中挡土墙背连线与竖直墙的夹角O墙背面与土之间的内摩擦角，竖直混凝土墙背面O=1312（3）挡土墙抗倾覆抗滑动计算采用规范公式：式中b基底倾覆与墙体形心水平距离a基底倾覆点与土压力作用点距离Ex、Ey土压力的水平、竖直分力h土压力形心作用点与基底垂直距离挡土墙基底摩擦系数采用上述公式要考虑设计、施工、使用阶段分别计算，取最不利阶段值。（4）挡土墙基底应力计算式中A墙底面积；W墙底面积对墙底垂直方向轴的面积矩W=bL2b（8）MO最大变矩MO=12qL2（9）式中q荷载L集中荷载作用点与转动点之距（5）挡土墙最薄弱断面强度计算取墙趾最不利断面，按钢筋混凝土结构设计规范（TJ1074）公式Mmax=12qL2AO=KMbh2ORW进行强度配筋计算（强度计算略）。4挡土墙的稳定计算实例（1）基本参数，见图2。墙后无粘性土的容重=18tm3，内摩擦角O=30，粉土地基取摩擦系数=028，Ka=07。（2）墙侧向土压力大小、方向、作用点1静土压力P=17035tm；2侧向土压力P1=18203tm（主动土压力）；作用点高度h=1252=26m；a=134tg44347=469m；=44131=54（与水平面夹角）。（3）抗倾覆、稳定计算由以上公式求得：Ex=107tm，Ey=1473tm，W=1298t（取单位长度），W1=5705t。挡土墙面积F=5193m2，重心距b为2087m。Kq=34515满足规范要求。Kh=188135满足设计要求。5计算过程中应注意的问题及处理方法（1）薄壁变异式挡土墙抗滑稳定计算时，会出现小于允许值的现象，此时应检查是否加上了墙背契形土的重量。（2）当地基应力值偏大时，也可采取拉锚锁定的方式，减小水平推力。具体做法是：在墙体H2高度处设拉锚筋与填土侧的锚块连接，锚块尺寸为1507502m，取上下两个摩擦面，摩擦系数为02，锚块上填土厚度为20m，则每个锚块可增加20t的摩擦阻力，有效地改善了地基应力值和抗滑的问题。（3）设计阶段对施工阶段的工程质量提出具体要求：1基础开挖后要及时填筑，以免因地基回弹产生负面影响。2墙背侧反滤层及排水口要保证其体积及粒径要求，防止土、料混合使用。3混凝土钢筋保护层和混凝土标号应满足抗冻、抗渗的要求，以免因断面较小、受冻融影响腐蚀损坏。6结语薄壁变异式挡土墙结构是在重力式挡土墙的基础上因地制宜发展而来的，实际工程中，可采取联合的结构形式，其计算方法基本相同。对于多地震带的地区，只要在地基应力允许的条件下，应尽量扩大抗滑计算值。唐山市黑沿子防潮闸挡土墙采用薄壁变异式结构，经过5年的运用未出现任何问题。实践证明，薄壁变异式挡土墙具有抗倾