填土荷载计算

1、填土的容重（KN/m3）取单位墙长，所得的假想墙背主动土压力（KN）的表达式为：= （2-2）沿墙高的土压应力，可通过对求导而得到：= （2-3）其中： 假想墙背高度（m）。截取假想墙背土压应力分布图中与墙身高度相应的部分，得到实际墙背土压力分布，如图2-9所示。 = （2-4）= （2-5）图4.4 实际墙背土压力分布 图2-9 实际墙背土压力分布经分析得： （2-6）取等号，作为不考虑加筋作用时墙身厚度的初步设计。墙身稳定性分析从墙身稳定性出发，对墙身厚度B1进行进一步设计。a）抗滑稳定性分析 = （2-7） b）抗倾覆稳定性分析= （2-8） （2-9）= （2-10）c）墙底偏心距分析

2、 （2-11） d）基底偏心距e和基底应力分析 （2-12） （2-13a） （2-13b）其中： 土压力的垂直分力对墙趾o点的力臂（m）； 土压力的水平分力对墙趾o点的力臂（m）（）； 墙身重力G对墙趾o点的力臂（m）； 基底抗滑稳定系数； 基底抗滑要求安全系数； 抗倾覆稳定系数； 墙身的容重（KN/m3）；抗倾覆要求安全系数；各力系对墙趾的稳定力矩之和（KN/m）；各力系对墙趾的倾覆力矩之和（KN/m）；基础的高度（m）；基础底面的最大压应力（KN/m）；基础底面的最小压应力（KN/m）；修正后地基土的容许承载力（kpa）； k地基土容许承载力提高系数。由式（2-7）得： （2-14a）由

3、式（2-8）得： （2-14b）取B11和B12的较大值，作为B1的进一步设计值。再取B1的初步设计值和B1的进一步设计值的较大值作为不考虑拉筋作用时墙身厚度B1的设计值。最后，根据式（2-11）、（2-12）、（2-13a）和（2-13b），进行对墙底偏心距、基底偏心距和基底应力的验算，若不满足，增大B1值，直到满足要求为止。其中：墙背摩擦角； 墙背倾角,当墙背俯斜时为正，仰斜时为负；库仑土压力系数，= 换算均布土层厚度（m）；H墙背高度（m）；土工格室加筋填土的内摩擦角；填土的容重（KN/m3）墙身的容重（KN/m3）；基地抗滑稳定性系数：= 取B11和B12的较大值，作为B1的进一步设计

4、值。再取B1的初步设计值和B1的进一步设计值的较大值作为不考虑拉筋作用时墙身厚度B1的设计值。2） 考虑拉筋的作用，设计墙身宽度B1设计中分别从控制墙身变形和保证墙身稳定性出发，设计墙身宽度，并取二者中的较大者。从控制墙身变形出发，进行B1的初步设计因为共布设了n层拉筋，将墙身分成了n段，所以将墙身离散为n个两端铰结的简支梁进行分析。因为拉筋等间距布设，而简支梁n受力最大，变形也最大，所以以简支梁n的变形量不超过墙宽的1.5%来初步确定墙身宽度B1。又因为拉筋共布设n层，间距均为x，所以 （2-15） 同样，根据叠加原理，梁n的最大挠度f发生在其跨中截面处，且：（2-16）推出：=（m） （2

5、-17） 可见， （或）从墙身稳定出发，进行B1的进一步设计， 三条假定： a.各层拉筋的锚固区长度相等，均为Lm； b.各层拉筋的拉力设计值由其抗拔力决定； c.将锚固区的土工格室加筋体视为均匀等代层，与填土之间的抗拔摩擦系数为f*（由试验确定）。下面求各层拉筋的极限抗拔力： （2-18）式中： Si第i层拉筋的极限抗拔力（KN）； 作用在第i层拉筋上的法向应力（kpa）。所以，各层拉筋的拉力设计值Ti为： （i=1,2,n） （2-19）式中： Kf抗拔稳定要求安全系数。a）抗滑稳定性分析 （2-20） b）抗倾覆稳定性分析 （2-21）c）墙底偏心距分析（2-22）d）基底偏心距和基底应

6、力分析其中： e基底偏心距（m）。 （2-23） （2-24a） （2-24b）由式（2-20），得： （2-25）由式（2-21），得： （2-26）取B11和B12的较大值，作为B1的进一步设计值。再取B1的初步设计值和B1的进一步设计值的较大者，作为考虑拉筋作用时墙身宽度B1的设计值。最后，根据式（2-22）、（2-23）、（2-24a）和（2-24b），进行对墙底偏心距，基底偏心距和基底应力的验算，若不满足，增大B1值，直到满足要求为止。 取B11和B12的较大值，作为B1的进一步设计值。再取B1的初步设计值和B1的进一步设计值的较大者，作为考虑拉筋作用时墙身宽度B1的设计值。（2）挡

7、土墙整体滑动稳定性分析设拉筋的长度不超过可能发生的滑动面，如图2-10所示。可以用普通的圆弧法计算。图2-10 圆弧滑动面条分法验算图示式中：Ci，Li第i条块滑动面上的粘聚力（kPa）和弧长（m）；Wi第i条块自重及其荷载重（KN）；第i条块滑动面上土的内摩擦角（）；第i条块滑动弧的法线与竖直线的夹角（）。（3）沉降分析地基土因墙身自重及其它荷载引起的沉降，尤其是不均匀沉降必须控制在容许范围内。在预计有较大不均匀沉降的地段，可把挡土墙在构造上分为若干段，段间设置沉降缝，尤其是与桩基、桥台及涵洞等的连接部分应加设沉降缝。挡土墙地基的沉降计算方法和其它建筑物计算一样，按土力学中浅基础沉降和填土沉

8、降计算方法（一般采用分层总和法）来进行估算。3. 路堤式生态挡墙的设计方法与路肩式加筋挡墙的设计方法基本相同，不再论述。下面只对路堤式加筋挡墙的墙背土压力进行计算。将挡土墙上填土重力按下式换算成等代土层厚度计算： 式中：挡土墙上填土换算成等代均布土层厚度（m），当时，取；m路堤边坡率；H挡土墙墙身高度（m）；加筋体上路堤高度（m）。车辆荷载换算的等代均布土层厚度应按下式计算： 式中：B荷载布置长度（m）；荷载布置宽度（m），采用路基宽度；墙背后填土容重（KN/m3）； 布置在面积内的轮载或履带荷载（KN）。B的取值如下：（1）汽车10级或汽车15级作用时，取挡土墙分段长度，但不大于15m；（2

9、）汽车20级作用时，取重车的扩散长度。当挡土墙分段长度在10m及以下时，扩散长度不超过10m；当挡土墙分段长度在10m以上时，扩散长度不超过15m；（3）汽车超20级作用时，取重车的扩散长度，但不超过20m；（4）平板挂车或履带车作用时，取挡土墙分段长度和车辆扩散长度两者之较大值，但不超过15m。车辆的扩散长度按下式计算： 式中： 汽车或平板挂车的前后轴距（履带车为零）（m）；a车轮或履带的着地长度（m）。将挡土墙上填土重力和车辆荷载均换算为等代均布土层厚度之后，可以计算出挡土墙墙背的土压力，如图2-11所示。图2-11墙背土压力分布图 式中各符号意义同前。路堤式生态挡墙设计方法同路肩式生态挡墙。4. 设计步骤土工格室生态挡墙的设计步骤如下：（1）测定填料的指标和界面上的摩擦角。 （2）设定墙身高度、加筋间距。（3）进行墙身宽度的初步设计。（4）进行墙身宽度的进一步设计，得到墙身宽度B和加筋