山区铁路边坡支护加筋土挡土墙设计本科毕业设计

摘要加筋土挡墙是由拉筋、墙面板和填土构成的一种新型复合支挡结构物。相对于传统的重力式挡土墙，加筋土挡墙为一种柔性结构，具有较好的变形协调性和抗震性能，对地基的承载能力要求也不高，且具有很好的经济性和造型美观性等一些其他结构无法比拟的优越性。因此，被广泛应用与公路、水利、城市建设和铁路等工程中。加筋挡土墙虽有较好的抗震性能，但并非能够抵抗任何等级的地震作用。对于规范要求的抗震设计加筋土挡墙工程，在设计计算时须考虑地震力对其的影响。根据现行相关规范，地震烈度在6度以上的地区，加筋土挡墙应进行抗震设计。采用拟静力法来考虑地震作用，不计竖向地震力的影响，只需考虑水平地震力作用。本文对加筋挡土墙的构造、特点及其发展应用状况作了概述。通过加筋挡土墙的构造，分析了加筋挡土墙的加固机理和破坏模式。加筋土本身是一种复合结构，在工作态下，各组成部分之间的相互影响使其具有一定的复杂性。关键词：加筋土挡墙；地震力；稳定性分析与计算AbstractReinforcedearthretainingwallisanewcompositesupportingstructurecomprisedofreinforcement,wallsheathingandfilling.Comparedwithtraditionalgravityretainingwall,thereinforcedearthretainingwallisaflexiblestructurewithbetterdeformationcompatibilityandseismicbehavior.Moreover,thereinforcedearthretainingwallrequireslowfoundationbearingcapacityandhasadvantageslikeeconomicalefficiencyaswellasbetterappearancewhichareincomparabletootherstructures.Therefore,itiswidelyusedintheconstructionofroad,waterconservancy,cityconstructionandrailway.Thereinforcedearthretainingwallhavinggoodseismicbehaviordoesnotmeanitcanresisttheearthquakeeffectofanygrade.Toreinforcedearthretainingwallwithseismicdesignrequiredinthespecification,theeffectofseismicforceshouldbetakenintoaccountindesigncalculation.Accordingtothecurrentstandard,intheareawhereseismicintensityislevelsixorabove,thereinforcedearthretainingwallshouldbedesignedtoresistearthquake.Ifadoptingpseudo-staticmethodtocalculateseismiceffect,theeffectofverticalseismicforceshouldbeneglected,onlycalculatingtheeffectofhorizontalseismicforce.Thisthesisgivesabriefintroductiontothestructure,characteristics,developmentandapplicationofthereinforcedearthretainingwall,atthesametime,analyzesitsreinforcementmechanismandfailuremodesthroughthestructureofthereinforcedearthretainingwall.Reinforcedearthisacompositestructureitself,andinterrelationshipofeachcomponentmakesitrelativelycomplexintheworkingstate.Keywords:Reinforcedearthretainingwall;Seismicforce;Stabilityanalysisandcalculation目录TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc359516713"第1章绪论1HYPERLINK\l"_Toc359516714"1.1支挡结构与挡土墙1HYPERLINK\l"_Toc359516715"1.1.1支挡结构1HYPERLINK\l"_Toc359516716"1.1.2挡土墙1HYPERLINK\l"_Toc359516717"1.2加筋土挡墙的特点和适用性2HYPERLINK\l"_Toc359516718"1.2.1加筋土挡墙的特点2HYPERLINK\l"_Toc359516719"1.2.2加筋土挡墙的适用性2HYPERLINK\l"_Toc359516720"1.3加筋土挡墙的应用与发展2HYPERLINK\l"_Toc359516721"1.3.1国外发展概况2HYPERLINK\l"_Toc359516722"1.3.2国内发展概况3HYPERLINK\l"_Toc359516723"1.3.3加筋土技术的不足4HYPERLINK\l"_Toc359516724"1.4本课题设计的背景、目的及意义4HYPERLINK\l"_Toc359516725"1.4.1背景4HYPERLINK\l"_Toc359516726"1.4.1目的与意义5HYPERLINK\l"_Toc359516727"第2章加筋土挡墙的设计原理6HYPERLINK\l"_Toc359516728"2.1加筋土挡墙的构造6HYPERLINK\l"_Toc359516729"2.1.1墙面板6HYPERLINK\l"_Toc359516730"2.1.2拉筋6HYPERLINK\l"_Toc359516731"2.1.3填料7HYPERLINK\l"_Toc359516732"2.2加筋土挡墙的设计原理8HYPERLINK\l"_Toc359516733"2.2.1摩擦原理9HYPERLINK\l"_Toc359516734"2.2.2准粘聚力原理10HYPERLINK\l"_Toc359516735"2.3加筋土挡墙的破坏模式11HYPERLINK\l"_Toc359516736"2.4破裂面的确定13HYPERLINK\l"_Toc359516737"2.5加筋土挡墙设计计算时的基本假定15HYPERLINK\l"_Toc359516738"第3章加筋土挡墙的设计理论和计算方法16HYPERLINK\l"_Toc359516739"3.1稳定性分析计算方法16HYPERLINK\l"_Toc359516740"3.1.1拟静力法16HYPERLINK\l"_Toc359516741"3.1.2数值分析法17HYPERLINK\l"_Toc359516742"3.2内部稳定性分析计算18HYPERLINK\l"_Toc359516743"3.2.1土压力计算18HYPERLINK\l"_Toc359516746"3.2.2作用在拉筋上的竖向压应力计算21HYPERLINK\l"_Toc359516747"3.2.3地震力计算22HYPERLINK\l"_Toc359516748"3.2.4拉筋拉力计算23HYPERLINK\l"_Toc359516749"3.2.5拉筋抗拔力计算23HYPERLINK\l"_Toc359516750"3.2.6拉筋长度的确定23HYPERLINK\l"_Toc359516751"3.2.7拉筋抗拔稳定检算24HYPERLINK\l"_Toc359516752"3.2.8拉筋抗拉强度检算24HYPERLINK\l"_Toc359516753"3.2.9墙面板内力检算25HYPERLINK\l"_Toc359516757"3.2.10连接件内力检算26HYPERLINK\l"_Toc359516758"3.3外部稳定性分析计算27HYPERLINK\l"_Toc359516759"3.3.1基底抗滑稳定性计算27HYPERLINK\l"_Toc359516760"3.3.2倾覆稳定性计算28HYPERLINK\l"_Toc359516761"3.3.3基底承载能力计算28HYPERLINK\l"_Toc359516762"第4章加筋挡土墙设计30HYPERLINK\l"_Toc359516763"4.1工程资料30HYPERLINK\l"_Toc359516764"4.1.1工程概况30HYPERLINK\l"_Toc359516765"4.1.2工程条件30HYPERLINK\l"_Toc359516766"4.2设计方案31HYPERLINK\l"_Toc359516767"4.2.1加筋土挡墙方案的选择31HYPERLINK\l"_Toc359516768"4.2.2填料与拉筋的选取32HYPERLINK\l"_Toc359516769"4.3初步确定拉筋长度33HYPERLINK\l"_Toc359516770"4.3.1墙后总地震主动土压力计算33HYPERLINK\l"_Toc359516771"4.3.2基底抗滑稳定34HYPERLINK\l"_Toc359516772"4.3.3抗倾覆稳定34HYPERLINK\l"_Toc359516773"4.4荷载计算35HYPERLINK\l"_Toc359516774"4.4.1侧向压力35HYPERLINK\l"_Toc359516775"4.4.2竖向压力36HYPERLINK\l"_Toc359516776"4.4.3拉筋拉力37HYPERLINK\l"_Toc359516777"4.5拉筋长度计算38HYPERLINK\l"_Toc359516778"4.5.1无效长度38HYPERLINK\l"_Toc359516779"4.5.2有效长度38HYPERLINK\l"_Toc359516780"4.5.3拉筋全长39HYPERLINK\l"_Toc359516781"4.6拉筋抗拔力计算39HYPERLINK\l"_Toc359516782"4.7拉筋抗拔稳定检算40HYPERLINK\l"_Toc359516783"4.7.1有荷载作用的抗拔稳定检算40HYPERLINK\l"_Toc359516785"4.7.2无荷载作用的抗拔稳定检算41HYPERLINK\l"_Toc359516787"4.8外部稳定性检算42HYPERLINK\l"_Toc359516788"4.8.1基底滑动稳定检算42HYPERLINK\l"_Toc359516789"4.8.2全墙倾覆稳定检算43HYPERLINK\l"_Toc359516790"4.8.3基底承载力检算44HYPERLINK\l"_Toc359516791"4.9截面及结构设计44HYPERLINK\l"_Toc359516792"4.9.1墙面板44HYPERLINK\l"_Toc359516793"4.9.2基础45HYPERLINK\l"_Toc359516794"4.9.3帽石45HYPERLINK\l"_Toc359516795"4.10内部稳定性检算45HYPERLINK\l"_Toc359516796"4.10.1拉筋强度检算45HYPERLINK\l"_Toc359516797"4.10.2墙面板及连接件内力检算46HYPERLINK\l"_Toc359516798"4.11小结47HYPERLINK\l"_Toc359516799"结论48HYPERLINK\l"_Toc359516801"参考文献50HYPERLINK\l"_Toc359516820"附录52绪论1.1支挡结构与挡土墙1.1.1支挡结构支挡结构是用来支撑、加固填土或山坡体，防止其坍滑，保持其稳定的一种建筑结构物。支挡结构在土木工程中广泛应用，尤其是铁路与公路工程中，主要用于稳定路基、隧道洞口与桥台处边坡，此外，当以上或其他工程中遇到滑坡、泥石流、危岩、落石以及崩塌等不良地质灾害时，支挡结构主要用于加固和拦挡不良地质体。支挡结构的划分有多种方法，通常，按结构形式可划分为重力式挡土墙（包括衡重式）、锚定板挡土墙、托盘式和卸荷板式挡土墙、悬臂式和托臂式挡土墙、桩基托梁挡土墙、加筋土挡墙、预应力锚索、土钉墙、抗滑桩以及结合的多种复合式支挡结构。重力式挡土墙依靠其墙身的自重来维持墙在土压力作用下的稳定性。这种挡土墙的形式简单，取材容易，施工方便，因此，长期以来在我国支挡工程中应用最为广泛。但重力式挡土墙又存在圬工数量多、在石材缺乏和地形困难地区难以施工，以及施工进度慢等明显缺点。近年来，随着我国经济水平的增长，材料与机械业的发展，工程研究与水平施工技术的进步，以及对自然环境与工程效益的新要求，新型支挡结构顺应而生，并在实践工程中得到很好的应用。岩土工程技术人员将继续对新型支挡结构理论和技术的研究，以适应岩土工程生产的需求。1.1.2挡土墙挡土墙是支挡结构的一种，系指利用结构物的自重、强度及刚度承受挖方或填土的侧向压力，以保持其稳定的结构物。支挡结构中，挡土墙的形式最多，应用也最为广泛。挡土墙的设计应保证挡土墙在自重和外力系的作用下，依然能够保证不断裂、不滑动和不倾覆。而作用在挡土墙上的主要力系是土压力，研究与计算墙背上的土压力是挡土墙设计的核心问题。1.2加筋土挡挡墙的特点点和适用性性1.2.1加加筋土挡墙墙的特点加筋土挡墙是面面板、拉筋筋和填土形形成的一种种复合结构构物，在岩岩土工程得得到广泛的的应用，其其特点概括括起来有以以下几点：：（1）可预制性。构构成加筋土土挡墙的面面板和拉筋筋可以预先先制作，然然后在工程程现场装配配施工。如如此使得施施工简便、快快速，缩短短了工期，同同时也节省省了劳动力力。（2）适应性强。加加筋土是一一种柔性结结构，可以以适应承载载力较差的的地区，适适应一定范范围类的地地基变形，也也具有较好好的抗震能能力。（3）经经济效益好好。较之传传统的重力力式挡土墙墙，一方面面，加筋土土的面板薄薄，基础小小，可节省省95％~97％的圬圬工，占用用土地资源源少；另一一方面，其其自重轻，结结构简单，可可节省20％~60％的造价[11]。（4）造型美观。加加筋土挡墙墙墙面板的的外观可配配合周围环环境与景观观，做成具具有欣赏性性的建筑结结构物。1.2.2加加筋土挡墙墙的适用性性级配较好的砂石石土路基的的变形与沉沉降容易控控制，具有有很好的承承载能力和和排水能力力，稳定性性较好[22]。因此此，加筋土土挡墙通常常适用于石石料比较缺缺乏的地区区。加筋土土挡墙为柔柔性结构，能能够适应一一定限度的的变形，对对地基的承承载能力不不高,适合软土土地段路基基加固处理理[3，4]。对于于地震烈度度8度以上地地区和具有有强腐蚀的的环境不宜宜使用。考考虑到上述述因素，以以及对铁路路路基使用用年限的要要求，加筋筋土挡墙仅仅限于使用用在一般地地区的铁路路工程中的的路肩墙，尤尤其在干线线中很少使使用。一般般对加筋土土挡墙的墙墙高一般没没有限制，但但铁路干线线上墙高不不宜大于10m，当高度度大于10m时按特殊殊设计考虑虑[5]。1.3加筋土挡挡墙的应用用与发展1.3.1国外外发展概况况1960年，法法国工程师师亨利·维达儿（Henrri·Viidal）通过三三轴试验发发现，加筋筋土在竖直直荷载或自自重作用下下，依靠拉拉筋与土体体之间的摩摩擦作用把把引起侧向向变形的拉拉力传递给给拉筋，限限制了土体体的侧向变变形，等同同于向土体体施加了侧侧向荷载。1963年，Henrri·Viidal发表了加加筋土研究究成果与设设计理论，标标志着加筋筋土技术理理论的雏形形的形成。加加筋土挡墙墙的首次工工程应用是是在1965年冬季的的法国比利利牛斯山的的普拉耳热热（Praggere），从而而引起欧洲洲对于加筋筋土挡墙的的广泛研究究。日本在19677年引起加加筋土挡墙墙技术后，进进行原型试试验，随后后又进行地地震作用下下加筋土挡挡墙抗震性性能的研究究。美国则则起步较晚晚，但发展展迅速。1970年建成第第一座加筋筋土挡墙，1974年批准加加筋土技术术可以代替替传统挡土土结构。截截止到1980，美国境境内完成将将近300项加筋土土挡墙工程程。1971年西班牙牙建成第一一座加筋土土挡墙工程程。加拿大大和澳大利利亚等国家家随后也纷纷纷引起该该技术，并并展开广泛泛的研究。根据上世纪800年代的统统计，加筋筋土挡墙在在公路工程程中占绝大大部分比例例，工民建建中也较多多，而用于于铁路工程程则很少，尤尤其是铁路路干线中。加加筋土挡墙墙的理论研研究在不断断向前发展展和完善，但但由于土工工材料的复复杂性，施施工应用依依然远滞后后于理论研研究；其次次，相对于于公路，铁铁路工程对对使用年限限要求更长长，对路基基沉降变形形要求更严严格，加之之动荷载对对加筋土挡挡墙的影响响较大。因因而，加筋筋土挡墙的的最广泛应应用还是在在公路工程程中，其也也方便意外外破坏后的的抢修。1.3.2国国内发展概概况我国对于加筋土土挡墙的发发展和应用用较晚，20世纪70年代末才才开始。最最早在19788~19779年，XX煤矿设设计院在XXX矿区建建成我国首首座加筋土土挡墙，属属于实验性性，高约2~4m。该矿区又又于1980年建成一一座长57m，高8.3m的加筋土土挡墙，建建成后效果果良好，从从此开始了了加筋土挡挡墙在土木木建筑行业业中的广泛泛推广与应应用。1980年淮南铁铁路建成我我国第一座座铁路加筋筋土挡墙，1981年山西建建成第一座座公路加筋筋土挡墙。迄迄今为止，我我国建成的的加筋土挡挡墙工程已已达数千座座，多用于于公路和城城市建设，以以及水利等等工程。加加筋土技术术在我国研研究与应用用已取得成成效。1990年原铁铁道部将加加筋土挡墙墙纳入铁路路路基支挡挡结构物设设计规则中中，1991年交通部部正式颁发发了《公路路加筋土工工程设计规规范》(JTJJ0155-91))和《公路加筋筋土工程施施工技术规规范》(JJTJ0035-991)。随着加筋筋土技术的的不断成熟熟，加之加加筋土挡墙墙的显著造造价经济性性和广泛适适应性等一一些优势，我我国加筋土土技术的应应用范围不不断扩大，理理论研究不不断发展，并并在实际中中取得许多多成果。上世纪80年代代以来，国国内外不断断对加筋土土挡墙技术术进行研究究，探讨其其原型与设设计计算。设设计伦理由由极限平衡衡法发展到到有限元法法，对土工工材料也进进行大量实实验研究，具具有代表性性的是土工工栅格的应应用[6]]。试验研究与实践践工程证实实，土工栅栅格的抗震震性能更加加优越。姚姚令侃等在在08年的XX大地震震之后，通通过对国道道G213线都江堰堰至映秀段段16个路堤工工点的震害害调查，发发现采用土土工栅格加加固的路基基，具有显显著的抗震震性能[77]。1.3.3加加筋土技术术的不足尽管加筋土技术术的发明是是一项技术术创新，并并引起了国国内外岩土土工程界人人士的极大大关注。但但大量工程程实践与理理论研究证证明，加筋筋土技术仍仍有诸多不不足之处。对对加筋土的的研究，多多种理论并并从，都有有道理却不不能概全，工工程设计多多依赖经验验的积累，理理论远远落落后于工程程实践，并并未上升到到揭示加筋筋土本质理理论的阶段段，这严重重制约着工工程实践的的发展[88]。加筋土挡墙不但但有上述共共性问题，还还具有一些些特殊性，主主要表现在在两方面。一一是加筋土土挡墙的工工作性状的的复杂性。加加筋土挡墙墙主要由填填料、拉筋筋和墙面板板组成，不不仅要考虑虑每个部件件各自的受受力、变形形性状，还还要考虑其其相互间影影响。二是是土压力理理论并不成成熟。土压压力计算与与挡墙形状状、填料性性质、位移移方向以及及地基土质质有关。目目前工程中中常用的土土压力计算算理论为朗朗肯(Rannkinee，18577)和库仑(Couufombb，17733)理论，其其都是在不不同的假设设条件下应应用不同的的分析方法法得到的，故故仅在一定定条件下近近似适用[[8]。1.4本课题题设计的背背景、目的的及意义1.4.1背背景随着我国经济建建设速度的的加快，公公里、铁路路、市政和和水利等基基础设施建建设发展迅迅速。据统统计，2011年，我国国公里里程程突破400万公里，2012年底，我我国铁路运运营里程达达近12万公里。我我国正处于于经济化建建设阶段，铁铁路更是国国民运输的的大动脉，建建设铁路应应满足国家家现代化发发展的步伐伐。加筋土挡墙有一一些其它只只当结构无无法比拟的的优越性，比比如抗震性性能好和造造价经济等等。因此，加加筋土挡墙墙被广泛应应用于土木木工程行业业中，在理理论与技术术领域也不不断地向前前推进。我国地处两条异异常活跃的的地震带之之间，地震震活动频繁繁[9]，基基本烈度为为6、7、8、9度的地区区加筋土应应进行抗震震设计[111,122]，设计计时只考虑虑水平地震震力可不计计计竖向地地震力。图图1-1为08某地震后后被破坏的的加筋土挡挡墙[110]。图1-1XX大大地震造成成加筋土挡挡墙的破坏坏[10]]**铁路是从XX铁铁路XXXXX站，至至XX市下关关。该地区区是高烈度度地震区，地地震烈度为为Ⅷ度。因此，在在铁路路基基加筋土挡挡墙设计计计算时，应应计入地震震力。1.4.1目目的与意义义借助该课题设计计，能够使使本人对加加筋土挡墙墙有全面理理解，并深深化所学理理论知识。加加筋土挡墙墙作为一种种新型柔性性支挡结构构，被广泛泛用于实践践工程中。想想要对其真真正的掌握握，并能够够用于实际际设计，有有必要了解解其发展历历程与研究究的状况。在在了解其构构造的基础础上，掌握握它的设计计原理和计计算方法，能能够将所学学基础理论论和专业知知识应用到到工程实际际中，完成成**铁路某车车站一断面面处加筋土土挡墙的初初步设计计计算，达到到理论与实实践相结合合的目的。第2章加筋土挡墙的设设计原理2.1加筋土土挡墙的构构造加筋土挡墙主要要由基础、墙墙面板、拉拉筋（或筋筋网）和填填料几部分分组成，其其与传统重重力式挡土土墙在概念念上与构造造上有很大大区别。墙墙面板的主主要作用是是防止墙后后拉筋间土土体从侧向向挤出，并并保证拉筋筋、填料、墙墙面板构成成一个具有有形状的整整体，还有有美化外观观的作用。墙墙面板应具具有足够的的强度，保保证拉筋部部土体的稳稳定。2.1.1墙墙面板按材料类型，墙墙面板可分分为素混凝凝土墙面板板、钢筋混混凝土墙面面板、条石石和金属墙墙面板等。金金属墙面板板因造假过过高而一般般不使用，前前两种为我我国主要使使用形式。混混凝土墙面面板按外形形，可分为为十字形、槽槽形、六角角形、L形和矩形形等，目前前应用最多多的是十字字形和矩形形。图2-1是一矩形形面板加筋筋土挡墙的的外观实景景图。图2-1加筋土土挡墙外观观实景图面板的设计通常常应满足坚坚固、美观观、方便运运输和易于于安装的要要求。面板板上和拉筋筋的连接结结点，可以以采用预埋埋钢筋拉环环、钢板锚锚头、预留留穿筋孔等等形式。2.1.2拉拉筋拉筋在挡土墙中中的作用至至关重要，应应具备较高高抗拉强度度，延伸率率和蠕变变变形小，有有较好的柔柔性，抗腐腐性，与填填土间有较较大摩擦力力，也便于于制作，价价格低廉的的特性。因此，设计与施施工过程中中宜严格把把握拉筋的的材质、变变形、强度度和耐久性性等。按材材质来划分分，拉筋可可以划分为为四类：第第一类植物物拉筋，如如稻草、竹竹筋，我国国在上世纪纪80年代就曾曾试用竹筋筋作为拉筋筋。这种拉拉筋一般只只用于临时时性工程。第第二类土工工合成物，如如聚丙烯、聚聚乙烯、尼尼龙和聚酯酯等，聚丙丙烯塑料带带属我国首首先采用，并并广泛应用用与公路工工程。但因因其变形和和蠕变都较较大，且因因其使用年年限短而无无法认证抗抗老化性能能。第三类类是金属材材料，如扁扁钢带和带带肋钢带，这这类拉筋的的效果好，但但造价很高高，其长期期防腐难以以保证。第第四类是复复合材料，常常用的有钢钢筋混凝土土带和钢塑塑复合加筋筋带，我国国铁路设计计基本上是是采用混凝凝土分节串串联加筋。2.1.3填填料填料是组成墙体体的主体材材料，必须须易于填筑筑和压实，与与拉筋间有有较好的摩摩擦力，对对拉筋没有有腐蚀性。国国外对填料料的要求较较高，在七七十年代之之前，仅限限于使用渗渗水性土壤壤，此规定定严重限制制加筋土挡挡墙的应用用。后虽修修改此规定定，但在考考虑工程环环境和材料料供应的前前提下，也也要求于级级配较高的的砂性土填填料。我国国最初就贯贯彻就地取取材的原则则，除相应应规范规定定的淤泥、腐腐殖土、冻冻结土、白白垩土和硅硅藻土外，有有一定级配配的砂砾土土优先使用用，其他材材料在采取取保证质量量和结构稳稳定的措施施后亦可使使用[133]。基础能够调整地地面的高差差，顶面的的凹槽方便便第一层面面板的安装装。通常采采用素混凝凝土和浆砌砌条石筑成成。其尺寸寸根据地形形、地质条条件而定，一一般为矩形形，高为0.255~0.44m，宽为0.3mm~0.55m。对于土土质地基基基础埋深不不小于0.6m，还应考考虑冻结深深度、冲刷刷深度等。土土质斜坡地地区，基础础不能外露露，其部趾趾到倾斜地地面的水平平距离应大大于等于1m。加筋土挡墙的示示意立面图图如图2-2所示，示示意断面如如图2-3所示。图2-2加筋土土挡墙立面面示意图图2-3加筋土土挡墙断面面示意图2.2加筋土土挡墙的设设计原理自然土体在自重重作用下能能在较小的的坡度内直直立，当坡坡角超过临临界角度或或在外力扰扰动作用下下，则容易易发生严重重的变形或或倒塌，若若在土中沿沿应变方向向埋置具有有挠性的筋筋带形成加加筋土，则则土体与筋筋带材料之之间产生摩摩擦，犹如如使加筋土土具有了某某种程度的的粘着性，从从而改善土土的力学性性能。加筋筋土挡墙在在墙后土体体内埋设筋筋带，使土土体与筋带带组成复合合土体共同同作用，以以增强其自自身稳定性性，能够弥弥补土的抗抗剪强度低低和没有抗抗拉强度的的弱点。Henri.Vidaal等[14]]通过三轴轴试验和现现场试验，分分析了砂土土加筋后复复合土体强强度、稳定定性提高的的原因，根根据试验结结果解释了了土体和筋筋带之间的的相互作用用原理。根根据研究成成果，筋带带和土体之之间相互作作用可分为为摩擦原理理和准粘聚聚力原理。2.2.1摩摩擦原理在加筋土结构中中，填土自自重和荷载载等在其它它外力产生生的侧压力力作用于面面板，通过过面板与筋筋带的连接接件又将此此侧压力传传递给筋带带，企图将将筋带从填填土中拉出出。筋带被被填土压住住，于是填填土与筋带带间的摩擦擦力发挥作作用，阻止止筋带被拉拉出。因此此，只要筋筋带有足够够的强度，并并与填土之之间产生足足够的摩擦擦力，则加加筋土他就就可以保持持稳定。如图2-4所示，取取微元长的的筋带，法法向应力为为，左右截面面分别受力力和，忽略筋筋带自重和和微元上土土的重量。设设筋带与填填土颗粒之之间的摩擦擦系数为，筋筋带宽度为为。因填土土水平推力力在该微元元筋带引起起的拉力为为，则。设土土颗粒在该该微段上的的总摩擦力力为，则：：（2-1）若要求筋带保持持不被拉出出，根据水水平方向受受力平衡，则则有：（2-2）当微元体满足（2-2）式时，墙墙后土压力力被摩擦力力克服，拉拉筋和填土土之间不会会发生相对对位移，微微元保持稳稳定。图2-4拉筋与与填料摩擦擦原理示意意图拉筋与颗粒之间间的摩擦作作用是很复复杂的，不不仅取决于于土壤组成成成分、土土粒粒径和和级配、拉拉筋的类型型与断面尺尺寸，而且且还与环境境状况、加加筋土结构构类型、荷荷载作用方方式等有关关。该原理理未考虑筋筋带的变形形，以及土土是连续介介质和各向向异性的特特性，故对对于小变形形的如钢筋筋混凝土筋筋带和金属属筋带是合合适的，对对于变形较较大的土工工合成材料料则结果不不够准确。然而，在实际设设计与应用用中，通常常简化摩擦擦设计原理理，不会考考虑从拉筋筋侧面的摩摩擦力，以以及拉筋产产生一定变变形后与填填料之间作作用机理等等一些因素素。因此，其其原理还是是较为简单单的明确的的，以砂性性土为填土土的加筋土土挡墙在实实际工程中中得到广泛泛应用。2.2.2准准粘聚力原原理准粘聚力原理视视加筋体为为各向异性性的复合材材料，根据据三轴试验验，在外力力和自重作作用下的加加筋土试件件，由于在在土中埋置置了水平方方向的筋带带，在沿筋筋带方向发发生膨胀变变形时，筋筋带相当于于一个约束束应力，阻阻止了土体体的延伸变变形。此应应力相当于于土体与筋筋带之间的的静摩擦阻阻力，其最最大值取决决于筋带材材料的抗拉拉强度。加加筋土在竖竖向正应力力作用下，侧侧向变形会会大大减小小。通过砂样的三轴轴对比试验验，可得到到图2-5所示结果果：图2-5加筋土土和无筋土土强度曲线线由上图可知，加加筋砂与无无筋砂的强强度曲线近近似平行，说说明两种砂砂土的内摩摩擦角相等等。但加筋筋土的强度度曲线未经经过原点，加加筋砂的强强度比无筋筋砂的强度度大，此强强度值被称称为是“准粘聚力”，提高了了加筋土的的强度和稳稳定性。“准粘聚力”事实上不不是粘聚力力，而是加加筋土的强强度增量。两种设计原理，加加筋土挡墙墙的计算也也对应有两两种方法：：一是基于于摩擦原理理，把加筋筋土看成由由土与拉筋筋两种不同同性质的材材料组成，两两者通过界界面相互影影响、相互互作用，设设计时把拉拉筋、土体体分开计算算；另一种种是基于“准粘聚力”原理，把把加筋土看看成复合材材料，拉筋筋的相互作作用表现为为内力，只只对复合材材料的性质质产生影响响，而不直直接出现在在应力应变变的计算中中。2.3加筋土土挡墙的破破坏模式加筋土挡墙的破破坏模式分分类有很多多种，杨果果林等就将将其分为稳稳定性破坏坏、倾覆破破坏和拉筋筋破坏[115]。从从加筋土挡挡墙的稳定定性来划分分，加筋土土挡土的破破坏模式可可分为整体体稳定性破破坏和内部部稳定性破破坏。整体体稳定性破破坏发生在在挡土墙外外部，包括括挡土墙基基底滑动、倾倾覆转动和和连同基础础下沉等。内内部稳定性性破坏发生生在挡土墙墙内部，包包括拉筋拉拉断、拉筋筋拔出和连连接件断裂裂等。如图图2-6所示，加加筋土挡墙墙的具体破破坏模式如如下：（1）筋带拉断引起起的破坏，如如图a）所示；；（2）筋带拔出引起起的破坏，如如图b）所示；；（3）挡土墙基底滑滑动破坏，如如图c）所示；；（4）挡土墙倾覆破破坏，如图图d）所示；；（5）基础沉降破坏坏，如图e）所示；；（6）连接件断裂破破坏，如图图f）所示。a)b）c)d)ee)f）图2-6加筋土土挡墙的破破坏模式2.4破裂面面的确定基于摩擦原理的的把拉筋和和填土分开开考虑的设设计计算方方法相对简简捷，在实实际工程中中得到广泛泛应用。本本文设计也也采用了此此种设计计计算方法。在在这种方法法中，加筋筋土挡墙面面板后填料料中的破裂裂面的形状状和位置是是确定拉筋筋截面和长长度的重要要依据。现现行设计理理论对破裂裂面的类型型和位置的的假定只要要有以下四四种，即直直线型、对对数螺旋线线型、折线线型和复合合型，见图图2-7..a）直线型b）对数螺螺旋线型cc）折线型d）复合型型图2-7破裂面面形式设计计算中破裂裂面通常选选用折线型型的0.3H法。现行行加筋土相相关设计规规范的0.3H折线法确确定破裂面面有两种：：《铁路路基支挡挡结构设计计规范》（TB100025--20066）所推荐荐的确定方方法如图2-8a）所示，破破裂面上部部取墙后0.3H处的竖直直面，下部部取墙脚与0.3H的连线[116]。《公路路基设计计规范》（JTGDD30-22004）的0.3H折线法竖竖直部分取取在墙后0.3H处，破裂裂面下部的的斜面为和和水平面成成的斜面[117]，如如图3-8b）所示。破裂面将墙后的的土体分为为活动区（非非锚固区）和和稳定区（锚锚固区）两两部分。a）bb）图2-80.33H折线法确确定破裂面面2.5加筋土土挡墙设计计计算时的的基本假定定通过前面所述的的设计原理理，加筋土土挡墙在设设计计算时时可做以下下几点基本本假定[118]：（1）墙面板承受填填料产生的的主动土压压力，且每每块面板承承受各自相相应范围内内的土压力力，并由连连接在墙面面板上的拉拉筋的有效效摩擦阻力力即抗拔力力来平衡；；（2）挡土墙内部加加筋体分为为活动区（非非锚固区）和和稳定区（锚锚固区），这这两区分界界面即为土土体的破裂裂面。破裂裂面通常按按0.3H折线法来来确定。靠靠近面板活活动区内的的拉筋长度度为无效长长度；作用用于面板上上的土压力力由稳定区区与填料之之间的摩擦擦阻力平衡衡，在稳定定区内拉筋筋长度为有有效长度；；（3）拉筋与填料之之间摩擦系系数在拉筋筋全范围内内相同；（4）压在拉筋有效效长度上的的填料自重重及荷载对对拉筋均可可产生有效效的摩擦阻阻力。第3章加筋土挡墙的设设计理论和和计算方法法前面讲述了加筋筋土挡墙的的设计原理理，即摩擦擦原理和准准粘聚力原原理。实践践工程设计计中，通常常采用摩擦擦原理。对对于土压力力的计算，一一般基于库库伦理论。在在考虑地震震力时，采采用拟静力力法，将地地震力动荷荷载视为作作用在加筋筋土挡墙上上的静荷载载来作设计计计算。3.1稳定性性分析计算算方法加筋土挡墙的稳稳定性分为为外部稳定定性和内部部稳定性。挡挡土墙的破破坏大多是是由失稳所所造成的，因因此，分析析加筋土挡挡墙的稳定定性，是其其设计的基基本前提，对对施工亦有有很大的指指导作用。铁铁路和公路路设计规范范规定加筋筋土挡墙的的设计计算算[12~~13,116]，是是根据加筋筋土挡墙在在外荷载作作用下的破破坏模式来来进行稳定定性计算与与验算的。通通过外部稳稳定性分析析计算初步步确定拉筋筋的长度，然然后再进行行内部稳定定性分析，使使其同时满满足内部稳稳定性和外外部稳定性性。加筋土挡墙的稳稳定性分析析方法通常常有定性分分析法和定定量分析法法。定性分分析法研究究影响加筋筋土挡墙动动力性能的的因素，挡挡土墙的失失稳机理和和破坏模式式，以及借借助现有工工程和模拟拟实验等，来来评价地震震作用下加加筋土挡墙墙的稳定性性。此方法法虽综合考考虑了影响响加筋土挡挡墙动力性性能的多种种因素，并并且能够快快速的评价价挡土墙的的稳定性，却却不能定量量的分析和和评价加筋筋土挡墙的的稳定性，只只可用于指指导设计和和施工。地震作用下加筋筋土挡墙的的计算方法法通常有：：拟静力法法、数值法法、可靠度度分析法、试试验分析法法和滑块法法等。其中中，拟静力力法和有限限单元法是是目前主要要采用的方方法，以下下只做此两两种方法的的介绍。3.1.1拟拟静力法拟静力法将地震震瞬间荷载载等效为长长期荷载，视视地震惯性性力为自重重和加速度度的乘积，作作用在潜在在不稳定土土体的重心心上，然后后根据极限限平衡理论论，将所有有作用在潜潜在不稳定定土体上的的力和力矩矩进行分解解，建立潜潜在不稳定定土体的力力和力矩平平衡方程，求求解不稳定定系数。不不稳定系数数与拉筋材材质、填土土参数、潜潜在破裂面面形状及位位置、地震震力等有关关。潜在破破裂面的形形状和位置置根据墙后后填土的类类型和工程程经验与实实践的对比比，可以简简化为直线线型、折线线型、双曲曲线型和对对数螺旋线线型等。Nouri等[[16]加加筋土挡墙墙的水平与与竖直方向向施加拟静静力，发现现水平力对对加筋土挡挡墙的影响响很大，远远远超过了了竖直力的的影响。姚姚令侃等[[10,111]也通通过XX大地震震的实地勘勘察研究，发发现地震作作用下，加加筋土挡墙墙的基础产产生横向位位移，附加加剪力传递递到上部砌砌块式挡土土墙，引起起靠近基础础部位的应应力叠加，导导致加筋被被被拔出过过连接件破破坏，产生生由上至下下的崩解破破坏[100]。蒋建建清等[220]运用用拟静力水水平条分法法研究了水水平力和竖竖直力下加加筋土挡墙墙的内部稳稳定性，发发现墙后填填土的内摩摩擦角和地地震加速度度对加筋土土挡墙的稳稳定性有显显著影响；；柔性材料料的抗震性性比刚性材材料要好。并并通过加筋筋土挡墙的的拉筋破坏坏和填土黏黏着破坏分分析，推导导了筋带临临界长度公公式和临界界配筋率[[21]。拟静力法计算简简单，是现现行《公路路加筋土挡挡墙设规范范》（JTJ051—91）采用的的设计方法法。但和传传统的极限限平衡法一一样，拟静静力法忽略略了土与拉拉筋之间的的相互作用用[13]]，且采用用一些假设设条件，无无法计算挡挡土墙的位位移和筋带带的变形。3.1.2数数值分析法法将结构复杂的受受力变化情情况用计算算机技术进进行模拟，从从而分析影影响结构稳稳定的因素素，数值分分析法在现现代工程结结构分析研研究中得到到了广泛的的应用，并并取得很多多理论成果果。代表性性的数值分分析法为有有限元分析析法。有限单元法主要要是采用离离散化结构构,分片插值值位移试函函数,通过单元元劲度矩阵阵、应力矩矩阵,最终分析析总结出结结构的受力力与变形情情况。有限限元法的突突出优点是是适于处理理非线性、非非均质和复复杂边界等等问题,而土体应应力变形分分析恰好就就存在这些些困难问题题,因此很适适宜用有限限元法。蒋鑫等[22]]基于有限限元程序Phasse2VV6.0软件平台台，用剪力力强度折减减法分析了了拉筋拉伸伸模量和拉拉筋位置对对加筋土稳稳定性的影影响。李小小青等[223]用ANSYYS软件进行行加筋土模模拟分析研研究，发现现加筋可有有效的降低低负荷土体体的侧向水水平位移，抑抑制土体塑塑性区的发发展，显著著增加挡土土墙的整体体抗剪性和和稳定性；；内摩擦角角的加筋效效果要比粘粘聚力的加加筋效果显显著的多，选选用内摩擦擦角较大的的砂性土可可增加加筋筋效果。程程火焰等[[24]通通过有限元元模拟地震震作用下加加筋土动力力特性，得得出地震荷荷载下，拉拉筋应力应应包括静应应力和地震震动应力，当当地震加速速度小且持持续时间段段时，加筋筋土结构可可通过内部部应力调整整而保持平平衡，当地地震加速度度大且持续续时间长时时，填土会会迅速增大大变形，自自身强度突突然减小，同同时伴随着着筋土间摩摩擦不足或或拉筋强度度不足，导导致拉筋被被拔出或拉拉断。李海海深等[225]用有有限元分析析法，建立立了加筋土土挡墙弹塑塑性本构模模型，编制制了加筋土土挡墙在地地震作用下下通用数值值计算程序序。有限元分析起步步相对较晚晚，70年代后才才开始运用用该方法预预测加筋土土结构的变变形及内部部稳定性，并并迅速发展展。该方法法的优势是是将加筋土土体变形协协调性与应应力平衡结结合在一起起，能够考考虑岩土材材料的层次次体系及筋筋土之间的的非线性影影响因素；；能够模拟拟不同工况况下的加筋筋土结构的的工作机理理和破坏性性状；经济济性高，在在一定条件件下也具有有很高可靠靠性。由于计算中需要要的加筋体体本构关系系和相应的的参数确定定有很大困困难，尽管管有限元分分析法有诸诸多优点，但但该方法被被用于设计计的情况并并尚不多见见[26]]。3.2内部稳稳定性分析析计算加筋土挡墙设计计的重点在在于内部稳稳定性分析析，特别是是拉筋拉力力的计算。由由于加筋土土的特性，外外部失稳而而致使结构构破坏的情情况一般很很少发生，因因此，研究究加筋土的的内部稳定定性问题，一一直是研究究人员关注注的重点。内部稳定性分析析包括拉筋筋拉力计算算、拉筋强强度检算，以以及拉筋长长度（包括括锚固长度度和非锚固固长度）的的确定，以以确保拉筋筋在最大拉拉力作用下下不被拉断断或拔出。本文设计计算按按照《铁路路路基支挡挡结构设计计规范》（TB1101255-20006）和《铁铁路工程抗抗震设计规规范》（GB5501111-20006）推荐的的方法，进进行加筋土土挡墙的相相关设计计计算。3.2.1土土压力计算算前面已经阐述了了加筋土挡挡墙的构造造与设计原原理。在加加筋土挡墙墙设计计算算中，土压压力是作用用在面板上上的一个主主要力系。作用在加筋土挡挡墙面板上上的水平土土压力，为为墙后填料料和墙顶荷荷载产生的的水平土压压力与之和，即即。1墙后填料料产生的土土压力墙后填土产生的的土压应力力，其分布布曲线如图图3-1所示，根根据下式计计算：（3-1）当时当时式中——填土产生生的水平压压应力（KPa）；—填土重度度（KN/）；；—墙顶填土土距第层墙墙面板中心心的高度（m）；—挡土墙内内深处的土土压力系数数；—静止土压压力系数；；—主动土压压力系数；；—填土综合合内摩擦角角（°）。—墙顶以上填土高高度（m）；—墙高与之和和图3-1由填土土产生的水水平压应力力分布2墙顶荷载载产生的土土压力墙顶荷载产生的的水平压应应力，根据据规范推荐荐的方法，采采用弹性理理论采用下下式计算[[16]：：（3-2）式中—荷载载产生水平平土压应力力（KPa）；——荷载边缘缘至墙背的的距离（m）；—荷载换算算土柱高（m）；—荷载换算算宽度（m）。因此，对于路肩肩挡土墙，作作用在墙背背上的土压压应力为：：（3-3）3墙后填土土总地震土土压力墙后填土总地震震土压力根根据库伦理理论公式计计算，在考考虑地震力力作用影响响时，计算算中将填土土的参数修修改成地震震作用下填填土的参数数。计算示示意图如图图3-2。（3-4）主动土压力系数数（3-5）地震主动土压力力（3-6）式中—土体体综合内摩摩擦角（°）；—修正后的的土体综合合内摩擦角角（°）；—墙背与土土体之间的的摩擦角（°）；—修正后的的墙背与土土体之间的的摩擦角（°）；—土体重度度（）；—修正后的的土体重度度（）；—地震角（°）；—主动土压压力系数；；—墙背倾角角（°）；俯斜斜时取正，仰仰斜时取负负；—墙背土体体表面的倾倾角（°）；—地震主动动土压力（KN）；—墙高（m）。地震土压力与竖竖直方向的的夹角为。图3-2主动土土压力计算算图示3.2.2作作用在拉筋筋上的竖向向压应力计计算计算填料与拉筋筋之间的摩摩擦阻力时时，需确定定该处的竖竖向压应力力，则填料料和拉筋之之间单位面面积上的摩摩擦阻力为为。等于填料料自重和墙墙顶填土自自重竖向压压应力与荷荷载引起的的竖向压应应力之和。即即按下式计计算：（3-7）式中——第层面板所所对应拉筋筋上的垂直直压应力（KPa）；—计算点至至荷载中线线的距离（m）；如图3-3所示。由于是随距离变变化的值，所所以根据上上式计算出出的竖向土土压力沿拉拉筋长度分分布是不同同的。在实实际设计计计算时，可可取线路中中心线下、拉拉筋末端和和墙背三点点应力得的的平均值作作为计算值值。图3-3荷载引引起的竖向向压应力3.2.3地地震力计算算作用在挡土墙第第截面以上上墙身质心心处的水平平地震力为为：（3-8）式中—第截截面以上墙墙身质心处处的水平地地震力（KN）；——水平地震震作用修正正系数；岩岩石地基取取0.20，非岩石石地基取0..25；—水平地震震作用沿墙墙高增大系系数；墙高高不大于12m时，取1.0；—地震峰值值加速度（）；—第截面以上上墙身的质质量（t）。3.2.4拉拉筋拉力计计算拉筋拉力由水平平土压力乘乘以系数计计算，如式式（3-9）、（3-10）：（3-9）（3-10）式中——第层面板所所对应拉筋筋的计算拉拉力（KN）；—第层面板所所承受的侧侧向压力（KN）；—第层面板所所承受的地地震侧向压压力（KN）；—拉筋拉力力峰值附加加系数，可可采用1.5~2.0；、—拉筋之间间的水平和和垂直间距距（m）。3.2.5拉拉筋抗拔力力计算拉筋抗拔力计算算中，由于于拉筋厚度度远小于其其宽度和长长度，故可可以忽略拉拉筋侧面产产生的摩擦擦力，只可可根据拉筋筋上、下两两面所产生生的摩擦力力按下式计计算：（3-11）式中——拉筋抗拔拔力（KN）；—拉筋宽度度（m）；—拉筋有效效锚固长度度（m）；—拉筋与填填料之间的的摩擦系数数，根据抗抗拔试验确确定；当没没有试验据据时，可采采用0.3~00.4。3.2.6拉拉筋长度的的确定拉筋总长度包括括无效长度度（非锚固固长度）和和有效长度度（锚固长长度）。设设计计算根根据0.3H折线法来来确定拉筋筋的长度。拉筋的无效长度度（3-12）拉筋有效长度（3-13）拉筋总长度（3-14）3.2.7拉拉筋抗拔稳稳定检算对于路肩墙，计计算拉筋的的抗拔稳定定性时，拉拉筋锚固区区和非锚固固区的分界界采用0.3H分界线，如如图2-8所示。拉拉筋的抗拔拔稳定性包包括全墙和和单板的抗抗拔稳定性性。墙顶的的荷载在一一定填土深深度处，既既有水平作作用力，也也有竖向作作用力，两两者对拉筋筋的抗拔稳稳定性效果果正好相反反。因此，计计算拉筋抗抗拔稳定性性时应包括括有荷载和和无荷载两两种情况。单单板抗拔稳稳定系数不不应小于2.0，困难时时可适当减减小，但不不得小于1.5。拉筋抗拔稳定性性由拉筋抗抗拔稳定系系数来评价价，其值计计算式如下下：全墙抗拔稳定系系数（3-15）单板抗拔稳定系系数（3-16）3.2.8拉拉筋抗拉强强度检算拉筋容许抗拉强强度根据式式（3-8）计算，拉拉筋容许拉拉应力根据据式（3-9）计算。在在拉筋抗拉拉强度检算算时，应满满足拉筋最最大拉力不不大于拉筋筋抗拉强度度，拉筋拉拉应力不大大于拉筋容容许拉应力力。拉筋容容许抗拉强强度（3-17）拉筋拉拉应力（3-18）式中——拉筋极限限抗拉强度度（KN）；—拉筋考虑虑铺设时机机械损伤、材材料蠕变、化化学及生物物破坏等因因素时的影响系数数；此处可可取最大值值5.0；——各分墙段段拉筋层的的最大拉力力（KN）；—拉筋拉应应力（KPa）；—扣除预留留锈蚀量后后的各分墙墙段拉筋截截面面积（）；—拉筋容许许应力提高高系数；—拉筋容许许拉应力（KPa）。3.2.9墙墙面板内力力检算在墙面板内力检检算时，视视板内侧土土压力强度度为均布荷荷载，墙面面板为简支支梁或悬臂臂梁，进行行竖向轴心心受压、横横向和竖向向截面弯矩矩和剪力检检算，然后后根据求解解的内力情情况进行配配筋计算。1换算均布布荷载根据《铁路桥涵涵钢筋混凝凝土和预应应力混凝土土结构设计计规范》（TB100002..3-20005）[27]]，当墙面面板的长边边与短边之之比大于或或等于2时，按短短边为跨度度计算板的的内力，否否则应按双双向板计算算。按下式将面板内内侧土压力力换算成均均布荷载：：（3-19）式中—面板板内侧土压压力（KN）；—拉筋水平平方向间距距（m）；—拉筋竖直直方向间距距（m）。2轴心受压压一般地，如果挡挡土墙不是是太高，墙墙面板采用用合适等级级的混凝土土预制时，面面板不会发发生轴心受受压破坏。在在必要的检检算时，只只可检算最最底层面板板的截面压压应力，确确保其不超超过面板轴轴心抗压强强度。3弯矩和剪剪力假设面板在中心心位置连接接一根拉筋筋，板的跨跨度为，把把面板视为为拉筋连接接处固定的的悬臂梁，计计算截面弯弯矩和剪力力。弯矩和和剪力的最最大值均发发生面板中中间截面，分分别为和，如图3-4所示。如如果一个面面板连接多多根拉筋，则则依实际情情况计算面面板内力。a）均布荷载b）弯矩图c)剪力图图3-4面板受受力图面板计计算截面弯弯拉应力和和剪应力应应分别满足足式（3-20）、（3-21）的条件。（3-20）（3-21）式中—计算算截面处的的弯矩（KN•m）；—计算截面面处的剪力力（KN）；—计算截面面净面积（）；—材料容许许应力提高高系数；——混凝土容容许弯拉应应力（MPa）；—混凝土容容许剪应力力（MPa）。3.2.10连接件内内力检算在加筋筋土挡墙内内部稳定性性满足的情情况下，必必要时需检检算连接件件的内力强强度，保证证其在拉筋筋拉力作用用下不被拉拉坏或从墙墙面板中拉拉出。3.3外部稳稳定性分析析计算在加筋土挡墙的的外部稳定定性设计计计算时，将将加筋体看看做一个实实体墙。外外部稳定性性包括地基基应力、基基底滑移和和倾覆等。根根据现行《铁铁路路基支支挡结构设设计规范》（TB10125-2006）第8.2.8条：加筋土挡墙的外部稳定性计算方法与重力式挡土墙相同。3.3.1基基底抗滑稳稳定性计算算加筋土挡墙抗滑滑稳定性计计算的原理理是，验证证基底抗滑滑力是否大大于作用在在挡土墙上上的总水平平力。若基基底抗滑力力大于总水水平力，则则挡土墙不不会发生基基底滑动破破坏。对于于加筋土挡挡墙，在计计算基底抗抗滑稳定性性时，同样样将加筋体体视为实体体墙。对非非浸水条件件：（3-22）式中—抗滑稳定定系数；铁铁路规范规规定不应小小于1.3；—作用在基基地上的竖竖向力总和和（KN）；—墙后主动动土压力的的水平力总总和（KN）；—墙前土压压力的水平平分力（KN）；—基底倾斜斜角（°）；—基底与地地层间的摩摩擦系数；；铁路规范范规定取值值在0.3~~0.4之间。地震力力作用下，挡挡土墙的受受力如图3-5所示，此此时挡土墙墙的抗滑稳稳定系数为为：（3-23）式中——地震主动动土压力的的总水平分分力（KN）；—地震主动动土压力的的总竖向分分力（KN）；—挡土墙墙墙身的总水水平地震力力（KN）；图3-5加筋土挡挡墙抗滑稳稳定性验算算示意图3.3.2倾倾覆稳定性性计算同样，加筋土挡挡墙在计算算倾覆稳定定性时，将将加筋体视视为实体墙墙，其横向向宽度会很很大。因此此，加筋土土挡墙一般般不会发生生倾覆破坏坏。必要检检算时，倾倾覆稳定性性由倾覆稳稳定安全系系数来衡量量，其值一一般会远大大于1.3。按下式计计算：（3-24）式中—抗倾倾覆稳定性性系数；铁铁路规范规规定不应小小于1.3；—稳定力系系对墙趾的的总力矩（KN•m）；—倾覆力系系对墙趾的的总力矩（KN•m）。3.3.3基基底承载能能力计算在计算基底承载载能力时，先先计算基底底合力偏心心距（）：：（3-25）式中—基底底合力偏心心距（m）；土质质地基不应应大于，岩岩石地基不不应大于；—基底宽度度（m）；—作用作用用于基底上上的垂直分分力对墙趾趾的力臂（m）；—作用在基基地上的总总竖向力（KN）。（3-26）式中——挡土墙趾趾部的压应应力（KPa）；—挡土墙踵踵部的压应应力（KPa）。基底压压应力不应应大于地基基的容许承承载能力，否否则，应重重新进行设设计或进行行地基加固固处理。第4章加筋挡土墙设计计4.1工程资资料4.1.1工工程概况4.1.2工工程条件1地貌与工工程地质条条件本段属于山间盆盆地与低中中山宽谷缓缓坡过渡区区，线路跨越越山间盆地地进入低中中山缓坡区区，地形起起伏较小。地地表均已垦垦为良田，段段内地表第第四系破残残积层厚度度较大，沟沟槽中分布布有软土、松松软土，下下伏基岩全全、强风化化层较厚，且且风化差异异较大。主主要地层及及其设计参参数如表4-1所示。根据工程勘测的的地质资料料，设计断断面处的上上覆天然地地层为<3-11>淤泥质粘粘土（），黄褐色色、灰黄色色、深灰色色，硬塑。非浸水，最大容许承载力低下，为60KPa，天然地基承载力不足。因此，原始地基已采用CFG桩进行了处理，处理后地基承载力可达350KPa以上。本文中不涉及此部分的设计与计算。表4-1主要地地层及其参参数表地层重度（KN/mm3）粘聚力（KN）内摩擦角（°）容许承载力（KKPa）<1-3>人工工填土（粉粉黏）192015—<3-1>淤泥质质黏土560<3-2>松软土土19.413.649.27100<3-3>粉质粘粘土191815150<3-4>细砂18—25100<3-8>粗圆砾砾土20—30200<12-1>泥岩岩夹砂岩2020112002水文条件件根据**幅区域地质报告告及相临线线勘察资料料，普昌河河组（K1p）地层层含石膏，于于该地层取取地下水进进行水质分分析，该水水属HCO3-、Ca2+型水，在在环境作用用类别为化化学侵蚀环环境及氯盐盐环境时，水水中PH值对混凝凝土结构侵侵蚀等级为为H1。3地震条件件根据多年的地震震资料，本本区间的地地震烈度为为Ⅷ度，地震动动峰值加速速度为0.155g,地震动反反应谱特征征周期为0.455s。按照国国家抗震规规范[122]，该区区段铁路工工程设计应应考虑地震震力作用。4.2设计方案案该车站受周围交交通、建筑筑物和自然然环境的限限制，该车车站右侧路路基与不能能采用自然然放坡（左左侧设计坡坡度：1.00:1.55），需要要设置合适适的路基支支挡结构。4.2.1加加筋土挡墙墙方案的选选择加筋土挡墙有较较好的变形形协调性和和抗震性能能，适合于于地震区工工程。作为为车站路基基，要求工工程结构的的外观与周周围的环境境相协调，即即具有一定定的美观性性。加筋土土挡墙的面面板可提前前预制，能能够融合周周围环境因因素而进行行外观设计计。且作为为一种新型型复合支挡挡结构，加加筋土挡墙墙较之传统统的重力式式挡墙，它它具有较为为可观的经经济性，能能够节省投投资和占地地资源，减减少圬工，符符合该车站站的实际情情况。除此此之外，加加筋土挡墙墙还可以减减短工期等等。综上，因加筋土土挡墙具有有的一些其其它结构无无法比拟的的优点，且且符合**实际工程程状况，在在车站右侧侧设置加筋筋土挡墙为为最佳选择择方案。图图4-2为该车站站右侧路基基横断面图图。图4-2路基横横断面图根据工程实际情情况，确定定该站台设设计宽度为为8.0m，设计加加筋土挡墙墙墙高为66.8m。墙墙面板安装装倾斜度为为1:10。墙顶预预留0.4m厚铺装层层，考虑了了人行、行行李车等活活载后，已已换算为1.4m高均布荷荷载。铺装装层容重20。4.2.2填填料与拉筋筋的选取1填料填料采用C组以以上碎（砾砾）石类土土。粗料中中不得含有有尖锐的棱棱角且填料料中最大粒粒径不大于于10cmm,可就近近采用弱风风化软质岩岩,每0.4mm厚为一标标准层，分分两层（分分层厚度220cm）进进行碾压夯夯实。每层层填土碾压压夯实以后后，在其表表面铺设土土工带。C组填料的一些设设计参数为为：容重；综合内摩擦角；；填料与墙背之间间的摩擦角角；填料与拉筋之间间的摩擦系系数；本地区地震烈度度Ⅷ度，地震震加速度AAg=0..15g，水上地地震角，考虑地震震作用力的的影响时，根根据公式（3-4）计算填填料修正后后的设计参参数：2拉筋拉筋采用TGDDG2200型聚乙烯烯复合土工工带，截面面尺寸为50mmm×2.22mm，极限抗抗拉强度为为220KKPa。拉筋通过预埋在在预制混凝凝土面板中中的钢筋拉拉环与面板板连接，接接头处采用用绑扎方式式固定拉筋筋。拉筋水水平间距，垂垂直间距，均均匀布置在在填料中。4.3初步确确定拉筋长长度通过加筋土挡墙墙的整体稳稳定性（基基底抗滑、抗抗倾覆稳定定）检算，来来初步确定定拉筋的有有效长度。根根据库伦理理论计算墙墙后地震主主动土压力力。在初步步确定拉筋筋长度时，将将加筋体看看做一个整整体，假设设其宽度为为L，并假设设假想墙背背竖直，既既。4.3.1墙墙后总地震震主动土压压力计算主动土压力系数数，由公式式（3-5）计算得得：根据公式（3--6）计算地地震主动土土压力：与竖直方向的夹夹角为31.55°，作用点点取距墙底底。土压力力的水平和和垂直分力力分别为：：4.3.2基基底抗滑稳稳定作用在基底上的的竖向力总总和作用在加筋体上上的总地震震力根据公式（3--23）有取，带入各值求解解得4.3.3抗抗倾覆稳定定稳定力系对墙趾趾的总力矩矩倾覆力系对墙趾趾的总力矩矩根据公式（3--24）有带入各值求解得得通过以上计算可可知，初步步确定拉筋筋的长度应应不小于3.800m，取整数数L=4.00m。4.4荷载计计算4.4.1侧侧向压力1土压力引引起的侧向向压力根据公式（3--1）和（3-4）计算得得：当时当时2列车荷荷载引起的的侧向压力力根据公式（3--2）计算：：3铺装层引引起的侧向向压力根据公式（3--2）和（3-3）计算：：4第层面板所所受侧向压压力根据公式（3--10）计算：：计算结果列于表表4-2。表4-2各面板板所受侧向向压力计算算表序号拉筋深度（m）10.21.77213.5552.43820.64.92612.9132.85431.08.00412.5243.28441.410.91712.1423.68951.813.66411.7684.06962.216.24711.3994.42372.618.66411.0354.75283.020.91610.6745.05493.423.00310.3155.331103.824.9259.9595.581114.226.6829.6045.806124.628.2739.2506.004135.029.7008.8996.176145.430.9618.5506.322155.832.0588.2046.442166.26.633.6047.8636.6351735.7727.5276.9284.4.2竖竖向压力1填土和和预留铺装装层引起的的竖向压