格宾挡墙结构设计计算书

生态格网结构 设计计算实例 目录目录 1 生态格网结构的设计要求 2 1 1 生态格网结构的特点 2 1 2 与传统护坡的联系和区别 3 1 3 生态格网结构在工程设计中要注意的一些问题 3 2 生态格网结构的施工要求 6 3 材料的技术说明及产品主要规格 10 3 1 基本要求 10 3 2 钢丝盐雾试验 11 3 3 钢丝的外包高分子高密度 PVC 材料 12 3 4 使用环境及寿命 12 3 5 常用规格 12 4 设计计算实例 14 4 1 固滨笼挡墙的设计 14 4 4 1 计算的参数取值 14 4 4 2 土压力计算 14 4 4 3 挡墙稳定验算 15 4 2 绿滨垫护坡的设计 18 4 2 1 构造形式 18 4 2 2 基础准备及滤层设置 18 4 2 3 填石尺寸 18 4 2 4 考虑波浪作用时 绿滨垫厚度设计 19 4 2 5 计算结果 19 4 3 加筋固滨笼的设计 21 4 3 1 计算的参数取值 21 4 3 2 加筋生态格网结构整体稳定计算 21 4 3 3 加筋生态格网结构内部力计算 22 5 生态格网挡墙与传统挡墙的造价比较 23 2 1 生态格网结构的设计要求生态格网结构的设计要求 1 1 生态格网结构的特点生态格网结构的特点 生态格网结构是一种重力式的柔性结构 它是由特定的金属线材箱体内填卵石或碎石 材料而成的组合体 是由多绞的 六边形网目的网片或加筋网片结合建筑物的尺寸将网片 裁剪后组装成的绿滨垫 固滨笼等结构单元的新型的支挡结构 见下图 结构尺寸见第三 章 生态格网结构运用到工程之中主要用作护岸或挡土设施 它的特点是在保证护坡具有 一定的强度 安全性和耐久性的同时兼顾工程的环境效应和生物效应 以达到一种土体和 生物相互涵养 适合生物生长的仿自然状态 因此它具有以下几方面的功能 安全性 这是护坡 或挡墙护岸 的基本功能 有效地固坡和护坡 3 生物性 基本不影响土的原生动植物 不扰动原有的生 动物的栖息环境 完工后 被本土的生 动物接受 景观性 完工后与周围的景观环境相协调 1 2 与传统护坡的联系和区别与传统护坡的联系和区别 1 2 1 联系联系 生态格网结构与传统结构的设计依据相一致 要符合国家标准和运用行业的标准要 求 比如国家标准 防洪标准 堤防工程设计规范 水利行业标准 碾压土石坝设计规 范 水工挡土墙设计规范 等等 生态格网结构与传统结构的结构布置都要符合建筑物功能要求 比如 用于河道治 理的顺水坝 潜坝 防洪堤 用于消能的有消力池 护坦等等 1 2 2 区别区别 传统结构只考虑了稳定性 忽略了边坡在生物 环境的要求 生态格网结构是传统 护坡基础上的改进 是功能的延伸 它不单纯限于新型材料的应用 同时也重视发掘传统 人工材料和技术的生态功能的改进 在设计中更多的顾及环境和生物的需求 在某些方面生态格网结构还不能取代传统结构 比如对变形要求较高的承力结构像 闸墩 桥墩等 另外 生态格网结构是透水性结构对有防渗要求底板或箱体等不适用 因此 生态格网结构起源于传统护坡 又有别于传统护坡 是护坡工程发展的新阶段 随着生态环保理念的深入 人们对环境效益要求的逐渐提高 传统的护坡必然要向生态技 术型护坡转变 1 3 生态格网结构在工程设计中要注意的一些问题生态格网结构在工程设计中要注意的一些问题 1 3 1 石材的选择石材的选择 浆砌石与干砌石护坡石材选用的是尺寸越规整 越接近料石越好 生态格网结构对石 材的要求是 1 5 2 0DM 中值粒径 抗冲流速取决于石材的粒径控制 并非厚度 因此 生态格网绿滨垫的厚度为 t 2DM 设计时要了解当地材料的粒径情况 4 1 3 2 护坡形式的选择选择护坡形式的选择选择 一般来说 当自然边坡 1 1 5 时 护坡形式选用绿滨垫 当自然边坡 1 1 5 1 1 时 护坡形式选用固滨笼 当自然边坡 1 1 时 护坡形式选用加筋固滨笼 复式断面可根据实际情况结合使用 见下图 1 3 3 对结构尺寸要求对结构尺寸要求 生态格网绿滨垫或固滨笼尺寸拟定时要符合厂家的规格要求 由于固滨笼的生产是成 批机械化生产 固滨笼网目只有几种规格 80 100 100 120 130 150mm 为了满足 公差要求 它的长 宽 高有固定的规格尺寸 因此拟定结构尺寸尽量采用厂家已有的规 格 1 3 4 耐久性耐久性 设计人员对固滨笼的使用寿命比较关心 因为这也是结构安全的一个方面 选择信誉 好的厂家是非常重要的 它的产品会提供所用相关试验报告和材料性能报告 一般来铰好 的自然环境可达 50 年 差的有腐蚀的环境能够使用 30 年左右 1 3 5 抗冲能力抗冲能力 美国科罗拉多州立大学对不同流速下绿滨垫 固滨笼 模型的试验结果表明 临界流 速可达 6m s 指绿滨垫 固滨笼中的填石不产生移动的流速 极限流速可达 8 m s 指虽然 填石移动导致绿滨垫 固滨笼 变形 但流速仍在可接受的范围内 5 1 3 6 挡墙稳定验算挡墙稳定验算 抗倾 抗滑稳定计算时不需要考虑墙后的渗透压力 也不需要考虑浮力 安全系数 应符合 水工挡土墙设计规范 的相关要求 土基上的挡墙要考虑沿基底面的抗滑稳定之 外 还应核算墙体与基础整体的抗滑稳定性 建议采用 堤防工程设计规范 之中的瑞典 圆弧法进行计算 基地压应力验算时 一般要求合力的偏心距 e0在地板中心的 1 3 范围内 最大压应 力 max 0 地基承载力 max min粘性土 1 5 2 5 砂性土 2 0 3 0 传统结构 挡墙的要求 m 0 max 1 2 0 墙体内应力的验算 墙身截面变化处承受的外部压力与剪应力小于实际的允许值 1 3 7 抗震性能和适应适应地基变型能力抗震性能和适应适应地基变型能力 试验表明 生态格网网片顺机编方向承受拉力 34KN M 变形为 6 7 垂直机编方向承 受拉力 14 4KN M 变形为 20 22 说明抗拉强度顺机编方向是垂直绞线方向的 2 3 倍 台湾的试验资料表明 挡墙固滨笼在承受侧向土压力时 竖向变形为水平变形的 2 3 滑 动的危险度高于倾斜的危险度 因此在承受地震能力方面优于传统结构 适应地基变形的 能力也强于传统结构 1 3 8 经济性经济性 直接的经济效益有以下几点 a 对石材的要求较宽松 可因地制宜充分利用当地材料 b 对地基承载力要求相对较低 可降低地基处理费 不需设变形缝 c 生态格网网片可机械化生产 打包成卷 捆 包装运输 运输成本较低 d 由于施工方法为干砌 对于施工时用水 用电困难项目 可以节省投资 e 对气候无特殊要求 有利于缩短工期 可以降低工程投资 间接的经济效益 a 减少水泥用量 有利于节约能源 减少污染 改善环境 b 不改变河道的自然状态 可以促进地表水和地下水的交换 滞洪补枯 调节水位 恢复河中动植物的生长 利用动植物自身的功能净化水体 增加了景观有美化环境 的功能 6 1 3 9 生态措施生态措施 绿滨垫施工完成后 在其上覆土 10 15cm 栽种植物 见下图 固滨笼挡墙施工时 在笼内的一角装土 施工完成后栽种植物或插枝 见下图 1 3 10 施工说明施工说明 为了达到好的工程效果 施工图中要有详细的施工做法说明 把材料的要求 固滨笼 的规格的要求等相关情况写清楚 施工说明见第二章 7 2 生态格网结构的施工要求生态格网结构的施工要求 2 1 组装箱体组装箱体 2 1 1 拉直边网片 端网片和隔片 组装时确保所有折缝位置正确 箱体组应按设计图 示位置依次安置 并按设计要求定位 定位时需挂线调整平整度 2 1 2 间隔网与网身应成 90 相交 经绑扎形成长方形或正方形箱体或箱体组 绑扎用 扎丝连接 由边缘起连接 绑扎丝应与网丝同材质的钢丝 每一道绑扎应是双股线并绞紧 钢丝的末端向里折 双股线作为扎丝双股线作为扎丝 扎丝绑扎扎丝绑扎 箱体装配箱体装配 2 2 构成箱体的各种网片交接处绑扎道数应符合以下要求 构成箱体的各种网片交接处绑扎道数应符合以下要求 2 2 1 间隔网与网身的四处交角各绑扎一道 2 22 2 间隔网与网身交接处每间隔 20 25cm 处绑扎一道 8 2 3 箱体组间连接绑扎 应符合下列要求 箱体组间连接绑扎 应符合下列要求 2 3 1 相邻箱体组的上下四角各绑扎一道 2 3 2 相邻箱体组的上下框线或折线 应每间隔 20 25cm 绑扎一道 2 3 3 相邻箱体组的网片结合面则每平米绑扎 2 处 2 3 4 在绑扎相邻边框线下角一道时 如下方有箱体组 应将下方箱体一并绑扎 连成 一体 2 3 5 各层箱连接完成后 可用木 铁 杆 长 6m 以上 顺层箱边缘临时固定 以保证箱体装 料后边缘线顺直流畅 2 4 填充石料填充石料 2 4 1 所用石料要求坚硬 有棱角 耐久 确保使用期遇水或风化作用不会崩解 用石 料填满固滨笼 石块的尺寸应在 1 5D 2 0D D 为生态格网的网目名义尺寸 之间 不在 外露表面的石料尺寸允许有 15 的偏差 当填充的加筋固滨笼单元高 1m 时 则至少应铺 三层石料 当单元高 0 5m 时 至少应铺二层石料 单元箱体填石示意图单元箱体填石示意图 2 4 2 在箱体中填充石料时 每个格室填充高度不得比相邻隔间高出 30cm 对垂直或接 近垂直的结构来说 固滨笼的外层石料应手工仔细铺设以获得整洁 平坦和紧凑的外观 填充石料时应小心 确保 PVC 护膜不破损 考虑到石料的沉降 填石高度应超过固滨笼 26 40mm 9 组合体填石示意图组合体填石示意图 2 5 靠外侧部位的网片应设置内部加强钢丝 按以下要求绑扎 靠外侧部位的网片应设置内部加强钢丝 按以下要求绑扎 2 5 1 1m 高的箱体单元 在 1 3 和 2 3 高度处绑扎 2 5 2 0 5m 高的单元在 1 2 高度处绑扎 2 5 3 内连加强钢丝应连接格室的外露面及其对面 内部连接加强钢丝绑扎示意图内部连接加强钢丝绑扎示意图 2 6 箱体封盖施工应符合下列要求 箱体封盖施工应符合下列要求 2 6 1 封盖宜在顶部石料砌垒平整的基础上进行 2 6 2 宜先使用封盖夹固定每端相邻结点后 再加以绑扎 2 6 3 封盖与箱体边框相交线 应每间隔 20 25cm 绑扎一道 10 封盖示意图封盖示意图 2 7 铺设土工布铺设土工布 按结构设计要求 在施工之前应在结构护面与回填料的界面上铺设土工织物 在顶部 和底部织物都应伸出 0 3m 2 8 回填土回填土 回填土时应防止损坏土工织物 重型压实机械必须至少距离箱体 1m 以减少对箱体的 损坏 墙后使用人工压实机械压实填土 表面 1m 以内压实时 应使用手扶式压实机仔细 操作 以避免挡土墙或边坡表面损伤 箱体每安装一层 及时回填一层土 2 9 加筋固滨笼的装配及施工步骤 下图为装配过程图示 加筋固滨笼的装配及施工步骤 下图为装配过程图示 2 9 1 从捆件里取出单元并将其放在平坦 坚硬的平面上 2 9 2 拉直前网片 后网片和隔片进行护面的安装 保证所有网片位置摆放正确 所有 边的顶端排列整齐 2 9 3 相邻单元用系扣连接 系扣应每间隔 20 25cm 沿网板边缘连接 以确保填料表 面平整 2 9 4 拉筋带铺设时底面填料应碾压密实 平整 要求将筋带拉直 拉紧 平铺不重叠 不卷曲 不扭结和不皱褶 与挡墙面垂直 尾部成均匀辐射形状 与墙面连接要牢靠 不 得有硬质 尖锐棱角的填料直接接触 2 9 5 填土时多填 30cm 并将其压到所需高度 推荐的土级配在 0 02mm 与 6mm 之间 用传统的压实机压实 压实度应能达到标准机器 95 的程度 11 2 9 6 逐层安装其它单元时 每层单元应与其上及其下单元在护面四周连接 加筋固滨笼的装配示意图加筋固滨笼的装配示意图 12 3 材料的技术说明及产品主要规格材料的技术说明及产品主要规格 3 1 基本要求基本要求 3 1 1 生态格网所用钢丝为低碳钢丝 编织前的钢丝最小抗拉强度范围为 350 500Mpa 允许有更高的抗拉强度 编织前的钢丝延伸率不得小于 10 3 1 2 生态格网采用的钢丝为高镀锌 镀锌 5 铝 稀土合金 镀锌 10 铝 稀土合金镀层钢 丝或者包覆高分子高密度 PVC 的以上同质钢丝 3 1 3 生态格网即用以上钢丝采用专用设备编织而成的多铰状 六边形网目的网片 D 指铰 合中心线的轴线距离 H 网目对角间的距离 h 铰制长度 铰制长度一般不小于 50mm 见五铰示意图 参照欧洲标准委员会 CEN 标准 生态格网常用网孔 网丝见表 3 1 3 1 表中网丝为编织格网所用的钢丝 列出了不同规格的格网所采用的网丝直径 表 3 1 3 2 表 3 1 3 3 列出了公差 EN 10223 3 1997 table 1 以及对镀锌量 GB T 15393 铝锌合金镀层量 GB T 20492 2006 的要求 边丝缠绕在所有网片的边缘 目的是增加结 构强度 表中列出了与网丝对应的边丝直径 扎丝用于固滨笼各网片的连接以及与相邻固 滨笼连接 直径一般为 2 2mm 边丝 扎丝的性能要求参照对应直径的网丝 表表 3 1 3 1 固滨笼和绿滨垫的网孔 钢丝规格固滨笼和绿滨垫的网孔 钢丝规格 网目钢丝直径 类型 D H D mm 网丝直径 mm 边丝直径 mm 扎丝直径 mm 铰合长度 mm 绿滨垫 80 100 mm 80 4 16 2 2 3 22 7 3 72 2 3 2 50 100 120 mm 100 4 16 2 7 3 73 4 4 42 2 3 2 55 固滨笼 130 150 mm 130 4 16 2 7 3 73 4 4 42 2 3 2 60 13 注 铰制长度是保证钢丝铰合时不被过度拉伸 金属防腐层和高分子高密度 PVC 防腐层不被过度挤 压造成破损的重要保证 因此铰制长度必须 50mm 否则为不合格产品 D 的允许公差 4 16 表表 3 1 3 2 钢丝最小镀层量和直径公差表钢丝最小镀层量和直径公差表 钢丝直径 mm 公差 mm 镀层重量 g m2 2 2 0 06230 2 7 0 08245 3 4 0 1265 表表 3 1 3 3 固滨笼和绿滨垫尺寸的公差表固滨笼和绿滨垫尺寸的公差表 长度 L mm 宽度 W mm 高度 H mm 4 3 2 3 2 钢丝盐雾试验钢丝盐雾试验 3 2 1 我公司通过 ISO9001 和 ISO14000 体系认证 在在近三年中通过原材型式试验 能出 示三年内权威检测机构 取得 CMA 认证和 CNAS 认证 的以下检测报告正本 提供该报 告复印件 3 2 2 镀锌钢丝 镀锌钢丝盐雾 3000h 检验报告 镀锌钢丝经 3000 小时盐雾试验检验 其质量变化率不大于 2 腐蚀率不得大于 105g m2 镀锌钢丝组成的网片盐雾 3000h 检验报告 镀锌钢丝组成的网片经 3000 小时盐雾试验检验 其质量变化率不大于 2 3 2 3 镀锌钢丝包 PVC 镀锌钢丝包 PVC 盐雾 3000h 检验报告 镀锌钢丝包 PVC 经 3000 小时盐雾试验检验 其质量变化率不大于 1 腐蚀率不得大 于 20g m2 镀锌钢丝包 PVC 组成的网片盐雾 3000h 检验报告 14 镀锌钢丝包 PVC 组成的网片经 3000 小时盐雾试验检验 其质量变化率不大于 1 镀锌钢丝包 PVC 平端深度检验报告 经 2000 小时盐雾试验 平端深度即钢丝腐蚀的渗透深度小于 15mm 3 2 4 镀锌 5 铝 稀土钢丝 镀锌 5 铝 稀土钢丝盐雾 3000h 检验报告 镀锌 5 铝 稀土钢丝经 3000 小时盐雾试验检验 其质量变化率不大于 1 9 腐蚀率 不得大于 100g m2 镀锌 5 铝 稀土钢丝组成的网片盐雾 3000h 检验报告 镀锌 5 铝 稀土钢丝组成的网片经 3000 小时盐雾试验检验 其质量变化率不大于 0 8 3 2 5 镀锌 5 铝 稀土钢丝包 PVC 镀锌 5 铝 稀土钢丝包 PVC 盐雾 3000h 检验报告 镀锌 5 铝 稀土钢丝包 PVC 经 3000 小时盐雾试验检验 其质量变化率不大于 1 腐 蚀率不得大于 20g m2 镀锌 5 铝 稀土钢丝包 PVC 组成的网片盐雾 3000h 检验报告 镀锌 5 铝 稀土钢丝包 PVC 组成的网片经 3000 小时盐雾试验检验 其质量变化率不 大于 1 镀锌 5 铝 稀土钢丝包 PVC 平端深度检验报告 经 2000 小时盐雾试验 平端深度即钢丝腐蚀的渗透深度小于 15mm 3 2 6 镀锌 10 铝 稀土钢丝 镀锌 10 铝 稀土钢丝盐雾 3000h 检验报告 镀锌 10 铝 稀土钢丝经 3000 小时盐雾试验检验 其质量变化率不大于 1 5 腐蚀率 不得大于 50g m2 镀锌 10 铝 稀土钢丝组成的网片盐雾 3000h 检验报告 镀锌 10 铝 稀土钢丝组成的网片经 3000 小时盐雾试验检验 其质量变化率不大于 1 2 3 2 7 镀锌 10 铝 稀土钢丝包 PVC 镀锌 10 铝 稀土钢丝包 PVC 盐雾 3000h 检验报告 镀锌 10 铝 稀土钢丝包 PVC 经 3000 小时盐雾试验检验 其质量变化率不大于 1 腐蚀率不得大于 20g m2 15 镀锌 10 铝 稀土钢丝包 PVC 组成的网片盐雾 3000h 检验报告 镀锌 10 铝 稀土钢丝包 PVC 组成的网片经 3000 小时盐雾试验检验 其质量变化率不 大于 1 镀锌 10 铝 稀土钢丝包 PVC 平端深度检验报告 经 2000 小时盐雾试验 平端深度即钢丝腐蚀的渗透深度小于 15mm 3 3 钢丝的外包高分子高密度钢丝的外包高分子高密度 PVC 材料材料 3 3 1 PVC 材料检验报告 PVC 基片初始性能 比重 1 3 1 35g cm3 拉伸强度 20 6Mpa 拉伸模量 18 6Mpa 邵氏硬度 D50 60 耐磨性 质量磨损率 12 3 3 2 PVC 材料盐雾 3000h 检验报告 PVC 材料经盐雾 3000h 后 比重变化率不大于 6 拉伸强度变化率不大于 25 3 3 3 PVC 材料抗 UV 耐光 3000h 检验报告 PVC 材料经耐光 3000h 后 比重变化率不大于 6 拉伸强度变化率不大于 25 3 4 使用环境及寿命使用环境及寿命 国外研究及应用表明 镀锌钢丝生态格网使用寿命约 40 年 镀铝锌钢丝使用寿命约 60 年 包覆 PVC 后使用寿命可达 120 年 一般来说 在中性条件下可以使用镀锌钢丝或镀铝锌钢 丝 而在以下情况下则应使用包覆 PVC 的镀锌钢丝或镀铝锌钢丝 1 存在冲积物磨损的 河流 2 海洋条件或盐雾区域 3 工业废料 4 矿业工程 5 废水 6 污水 PH12 7 土壤高酸性或高碱性区域 3 5 常用规格常用规格 表表 3 5 1 金利达固滨笼标准规格尺寸表金利达固滨笼标准规格尺寸表 规格 m 网孔 mm 长 4 宽 3 高 2 隔片数 网的用量 即展开面 积 m2 体积 m3 100 120 210 4517 150 90 16 1 510 4505 250 68 210 5517 851 10 1 510 5505 750 83 211111 002 00 4 16 1 51108 001 50 20 950 4516 880 86 1 50 950 4505 060 64 20 950 95110 311 81 1 50 950 9507 511 35 20 951 05110 992 00 130 150 4 16 1 50 951 0508 001 50 表表 3 5 2 金利达绿滨垫标准规格尺寸表金利达绿滨垫标准规格尺寸表 规格 m 网孔 mm 长 4 宽 3 高 2 隔片数 网的用量 即展开面 积 m2 体积 m3 320 2214 81 2 420 2319 61 6 520 2424 42 620 2529 22 4 320 3216 21 8 420 3321 42 4 520 3426 63 620 3531 83 6 320 38217 322 28 420 38322 843 04 520 38428 363 8 620 38533 884 56 320 45218 32 7 80 100 4 16 420 45324 13 6 17 520 45429 94 5 620 45535 75 4 注 1 钢丝要求 表中固滨笼所用网丝直径为 2 7mm 包覆 PVC 后直径为 3 7mm 边丝直 径 3 4mm 包覆 PVC 后直径为 4 4mm 绿滨垫所用网丝直径为 2 2mm 包覆 PVC 后直径 为 3 2mm 边丝直径 2 7mm 包覆 PVC 后直径为 3 7mm 扎丝直径为 2 2mm 包覆 PVC 后直径为 3 2mm 2 箱体高度 0 45m 网孔为 80 100mm 网丝 2 2mm 边丝 2 7mm 的统称为绿滨垫 箱体高度 0 45m 网孔为 100 120mm 或者 130 150mm 网丝 2 7mm 边丝 3 4mm 的统 称为固滨笼 18 4 设计计算实例设计计算实例 4 1 固滨笼挡墙的设计固滨笼挡墙的设计 4 4 1 计算的参数取值计算的参数取值 选取 3 米高的典型断面来计算挡墙的稳定性 具体参数取值如下 挡墙高度 3 顶宽 1 0m 底宽 2m 墙底逆坡脚 0 墙背与竖直夹角 0 填土表面与 水平面的夹角 13 延伸至 0 45 米高处 又变为水平 墙前河底高出基底约 1m 网箱回填石料的单位体积重 25KN m 孔隙率 30 墙体容重为 17 5KN m 在迎水 面的墙体浮容重取为 13 5KN m 挡墙墙后填土参数 天然容重 18 5kN m3 浮容重 12KN m3 c 0 30 度 墙背 与墙厚填土摩擦角采用 10 度 最高洪水位在堤顶下 0 2 米 故墙前水深 2 8 墙后水深 2 8 挡墙基底面与土质地基之间的摩擦系数取 0 4 19 4 4 2 土压力计算土压力计算 参考 水工挡土墙设计规范 SL379 2007 附录 A 中 A 0 6 条计算 挡土墙后填土为 斜坡面与水平面组合 主动土压力系数 2 2 2 cos sin sin coscos 1 cos cos a K 填土面倾角为时 时 0 13 0 367 a K 0 0 0 310 a K 最终求得土压力 30 39 a EkN m 土压力作用点 1 08 E Ym 4 4 3 挡墙稳定验算挡墙稳定验算 下图为固滨笼挡土墙受力简图 完建期生态格网挡墙荷载计算表 项目垂直力 kN 水平力 kN 力臂 m 力矩 kN m 自重 78 75 1 19 94 06 土重 0 00 0 00 0 00 墙后土压力 30 39 1 08 32 69 墙前土压力 2 86 0 33 0 95 合计 78 75 27 53 62 32 20 设计洪水位生态格网挡墙荷载计算表 项目垂直力 kN 水平力 kN 力臂 m 力矩 kN m 自重 64 75 1 21 78 56 墙前水重 13 00 0 33 4 33 墙前水平水压力 39 20 0 93 36 59 墙后水平水压力 39 20 0 93 36 59 墙后土压力 19 71 1 08 21 21 墙前土压力 1 86 0 33 0 62 合计 77 75 17 86 61 69 抗倾稳定性验算 由于生态格网结构具有透水性 无需考虑墙前后同水位水压力作用 WW PP 按绕墙趾转动校核 抗倾安全系数 aV 0 aH p GaEBEc F Eb 式中 墙后主动土压力 kN m 为土压力的竖向分力 计算式不考虑竖向力 a E av E 的左右 这样偏安全 为墙体重力 kN m 若挡土墙有墙踵 则应计入其上的填土重量 G 抗滑稳定性验算 通过将回填土产生的推力与基础产生的摩擦力及墙前的被动土压力比较 校核 p E 挡墙的抗滑能力 不考虑基底粘聚力的有利影响 抗滑安全系数 aVb S aH p GEEtg F E 式中 为基础摩擦角 b 基底压应力验算 进行基础稳定性验算时先确定基底合力的偏心距 根据判断基底的应力情况 0 e 0 e 计算荷载作用下挡土墙墙趾和墙踵下土的应力 一般要求在底板中间的 1 3 范 0 e 21 围内 即 aV 0 aV 26 p GaEBEc BB e GE 满足上式时基础底面的最大 最小应力为 B e B EG 0aVmax min 6 1 基底最大应力不应超过基底允许承载力 0 生态格网挡墙的稳定计算成果表 按照土质地基上的三级挡土墙取值 抗倾覆安全系数地基应力 kPa 抗滑稳定安全系数 工况 k0 K0 PmaxPminKc Kc 完建期 2 91 1 401 40 64 01 14 74 1 14 1 101 10 设计洪水位期 2 08 1 501 50 62 04 15 71 1 74 1 251 25 本次实例暂不考虑地震的影响力 一般稳定分析时可能还需考虑地震主动动土压力 地 震主动动土压力的计算参照 水工建筑物抗震设计规范 SL203 97 代表值按下式计算 v h e e e ee e e e v e ag a Z Z C C g a HHqE 1 121 2 2 11 2 1 2 2 21 1 tg cos cos sin sin 1 cos coscos cos 1 2 1 cos cos 式中 Ee 地震主动动土压力代表值 kN m q 填土表面均布荷载 kN m2 挡土墙面与垂直面夹角 1 土表面和水平面夹角 2 H 土的高度 m 地震系数角 e 22 土的重度标准值 kN m3 土的内摩擦角 计算系数 采用拟静力法计算地震作用效应 固滨笼结构取 0 25 ah 水平向设计地震加速度代表值 按下表取值 av 竖向设计地震加速度代表值 取 h a3 2 水平向设计地震加速度代表值ah 设计烈度 789 ah0 1g0 2g0 4g 23 4 2 绿滨垫护坡的设计绿滨垫护坡的设计 4 2 1 构造形式构造形式 绿滨垫可用于堤岸防护 或者对整个河床及河岸进行防护 用于堤岸防护的绿滨垫护 坡由两部分组成 护脚和护面 设计时应重点考虑坡脚及滤层 为额外增加护坡侧缘的强度 绿滨垫的上游及下游边界应加厚 护坡安装完成后 可 以在边界单元上方覆盖一层薄的表层土以便种植 4 2 2 基础准备及滤层设置基础准备及滤层设置 河岸应平整成均匀的坡度 平整后的平面 无论是岸坡还是设置绿滨垫的坡脚 与设 计平面偏差不能超过 15cm 所有突出在平整后表面的钝形及尖锐物体 例如岩石 树根 都应移除 虽然人工摆放的小尺寸石料能起到天然滤层的作用 仍宜铺设一层合成纤维织成的土 工布 也可以铺设一层 10 15cm 厚的砾石层作为滤层 滤层在粉土河岸及绿滨垫护坡之 间 以便进一步阻止细粒料的流失 4 2 3 填石尺寸填石尺寸 填石尺寸的设计准则是绿滨垫中的填石不致出现移位 因为填石移位引起的绿滨垫变 形 会造成水流阻力改变及钢丝破坏 该法适用于厚度为 150 500mm 的绿滨垫 水流不 是急流 河流坡度小于 2 的场合 绿滨垫中填石的平均粒径 Dm按下式计算 用于河道转弯处外侧的绿滨垫填石 Dm应乘 以系数 1 2 成水流阻力改变及钢丝破坏 绿滨垫中填石的平均粒径Dm按式 4 2 3 1 计算 用于河 道转弯处外侧的绿滨垫填石Dm应乘以系数 1 2 4 2 3 1 5 2 1 5 0 ws w vsfm gdK V dCCSD 式中 24 Dm 绿滨垫填石的中值粒径 50 的填石粒径超过该值 Sf 安全系数 推荐最小 1 1 Cs 绿滨垫中填石的稳定系数 大多数情况为 0 1 适用于填石有棱角 最大及最 小填石尺寸比在 1 5 2 0 之间 Cv 流速分布系数 1 283 0 2log R W 最小 1 0 在堤和混凝土渠道的端部为 1 25 d 流速 V 处局部水深 m 水的容重 kN m3 w 填石的容重 kN m3 s V 断面平均流速 m s 通常取水面以下 0 6 倍水深处流速 或者取 0 2 倍 0 8 倍水深处流速平均值 g 重力加速度 9 81m s2 K1 边坡修正因子 坡度 1 1 取 0 46 1 1 5 取 0 71 1 2 取 0 88 1 3 取 0 98 1 4 以上取 1 0 R 水力半径 W 水面宽度 该法适用于厚度为 150mm 500mm 的绿滨垫 水流非急流 河流坡度小于 2 的情况 绿滨垫内最大填石的直径不能超过最小填石直径的 2 倍 同时最小填石直径应大于网目 以免填石穿过网目而流失 通常情况下 填石粒径确定后 按下式确定绿滨垫厚度 4 2 3 2 m Dt0 2 上式 t 为绿滨垫的最小厚度 实际使用中应选用厚度不小于 t 的标准规格绿滨垫 4 2 4 考虑波浪作用时 绿滨垫厚度设计考虑波浪作用时 绿滨垫厚度设计 考虑波浪作用时 绿滨垫厚度设计按下式确定 当时 4 2 4 1 3 1tan mn H t s 12 tan m 25 当时 4 2 4 2 3 1tan mn H t s 14 tan 3 1 m 上式中 Hs 波浪设计高度 m 河岸倾角 n 绿滨垫填石空隙率 水下材料的相对单位重度 m w ws r rr m 填石重度 kN m3 水的重度 kN m3 s r w r 大多数情况下 式 4 2 4 1 和式 4 2 4 2 可简化为 0 11 mn 当时 4 2 4 3 3 1tan 2 tan m s H t 当时 4 2 4 4 3 1tan 4 tan 3 1 m s H t 4 2 5 计算结果计算结果 最终确定绿滨垫厚度取 4 2 3 条与 4 2 4 条计算后较大值 按 4 2 3 条计算得出以下数据 V m s 22 533 54 Dm m 0 04 0 07 0 10 0 14 0 19 t m 0 08 0 14 0 20 0 27 0 38 按 4 2 4 波浪爬高取 0 5 米 因此考虑波浪作用时 绿滨垫厚度最小 0 16 米 结论 结合实际生产中常用的尺寸 流速 m s 22 533 54 绿滨垫厚度 m 0 20 20 20 30 4 填石尺寸 mm 75 10075 10075 125100 200120 250 Dm mm 8585100140190 26 4 3 加筋固滨笼的设计 加筋固滨笼的设计 4 3 1 计算的参数取值计算的参数取值 选取某公路边挡墙作为典型断面进行计算 具体参数取值如下 高度 加筋固滨笼的规格为 5 2 1m 墙底逆坡脚 填土表面与水4 0Hm 0 0 平面的夹角 路面的荷载 墙上的荷载 20KN m 为此计算案例近似 0 0 20 qKN m 取值 其他的工程需根据公路的等级和荷载要求来取 生态格网固滨笼内填石料的重度 孔隙率 3 25 s kN m 0 3n 生态格网固滨笼挡墙墙后填土参数 填土内摩擦角 填土干容重 0 25 墙背与填土之间的摩擦角 3 18 t kN m 0 1 10 3 设地基为砂性土地基 挡墙基底面与土质地基之间的摩擦系数取 0 4 f 4 3 2 加筋生态格网结构整体稳定计算加筋生态格网结构整体稳定计算 方法可参考重力式固滨笼挡墙的计算方法 计算出受力的情况列表如下 项目垂直力 kN 水平力 kN 力臂 m 力矩 kN m 自重 350 00 3 25 1137 50 土压力 83 72 1 57 131 56 合计 350 00 83 72 1005 94 27 整体稳定性分析结果如下 抗倾覆安全系数地基应力 kPa 抗滑稳定安全系数 工况k0 K0 PmaxPminKc Kc 完建期8 65 1 5 101 43 38 57 1 67 1 3 4 3 3 加筋生态格网结构内部力计算加筋生态格网结构内部力计算 加筋片强度验算 每层筋片均应进行验算 第 i 层单位墙长筋片所承受的水平拉力 Ti SviKiTi hivivi 式中 第 i 层筋片层所受的土的垂直自重压力 kPa vi 第 i 层水平附加荷载 kPa hi 超载引起的第 i 层垂直附加压力 kPa vi 第 i 层筋片垂直间距 m Svi 土压力系数 主动土压力系数 KiKiKaKa 应满足 当时 应调整筋片间距或改用具有更高强度的筋 Ti 5 1 Ti Ta 5 1 Ti Ta 片 为设计容许抗拉强度 为极限抗拉强度 TaTa1 K T T 24 1 1 K 筋片抗拔稳定性验算 筋片抗拔力取决于填土破裂面以外筋片有效长度与周围土体产生的摩擦力大小 iP T i Le 按下式计算 eiviSPi LCT 式中 第 i 层筋片上的有效法向应力 kPa vi 筋片与土的摩擦系数 对于生态格网取 0 91 S C S C 第 i 层筋片有效长度 m 按破裂面以外的筋片长度确定 ei L tan 45 2 ir ei LBbHhL hi 加固网 i 部分的配置深度 28 筋片抗拔稳定安全系数应符合下式要求 安全系数 Fs Tpi Ti不小于 1 3 若不能满足要 求 应加长筋片 重新进行计算 具体计算结果见下表 序 号 距顶层 距离 m 筋带 长 m 层距 m KN m 水平拉力 Ti KN m m 筋片抗拔力 Tpi KN m 抗拔安 全系数 14317246 913 00196 564 19 23315440 182 92143 643 57 32313633 452 8593 232 79 41311826 732 7745 361 70 vi ri L 29 5 生态格网挡墙与传统挡墙的造价比较生态格网挡墙与传统挡墙的造价比较 生态格网挡墙与传统的结构的造价比较 主要从结构体 基础处理及临时工程等方面 综合比较 由于生态格网尺寸要根据产品来拟定 不可只使用单位体积进行对比