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理正岩土计算系列——建筑边坡挡土墙北京理正软件设计研究院有限公司技术支持陈莹建坡挡墙简介新模式-不同的技术规范对边坡工程的设计要求不同，而在城市建筑物及市政边坡工程中，常以《建筑边坡工程技术规范》作为设计和审核的依据，有鉴于此，特开发建坡挡墙软件，全面支持《建筑边坡工程技术规范》。主要编制依据-《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)-《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)挡墙形式-重力式挡墙、衡重式挡墙、悬臂式挡墙、扶壁式挡墙、格构式锚杆挡墙、板肋式锚杆挡墙、排桩式锚杆挡墙2011/11/82建坡挡墙特色荷载-侧向岩土压力（土压力，侧向岩石压力，特殊情况侧向土压力）-水压力-荷载组合重力式挡墙-包括俯斜式、仰斜式、直立式、衡重式；-计算内容：抗倾覆、抗滑移、整体稳定、地基承载力、墙身截面、基础设计；悬臂扶壁式挡墙-计算内容：抗倾覆、抗滑移、整体稳定、地基承载力、墙身截面、结构内力计算、配筋计算、裂缝验算；锚杆式挡墙-结构（立柱和挡板）计算、锚杆设计、稳定验算；2011/11/83建坡挡墙特色2010-7-30土压力计算方法库仑朗肯静止修正库仑修正朗肯2010-7-30静止土压力系数直接交互公式估算2010-7-30按照建筑边坡规范编制2011/11/84建坡挡墙特色格构式锚杆挡墙板肋式锚杆挡墙重力式挡墙2011/11/85重力式挡墙→基本信息类型等级墙身尺寸墙身材料2011/11/86重力式挡墙→基本信息边坡类型-土质边坡、岩质边坡，适用高度详见规范1.0.4节及条文说明；边坡等级-边坡工程按其损坏后可能造成的破坏后果的严重性、边坡类型和坡高等因素确定安全等级。-根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)中3.3.2.3节，边坡重要性系数对一级边坡取1.1，二、三级取1.0。2011/11/87重力式挡墙→基本信息墙身尺寸-墙身高指墙顶到墙趾点的垂直距离；-面坡、背坡和墙底均可倾斜一定坡度；-墙趾和墙踵可采用扩展台阶；-可设防滑凸榫；-可采用钢筋混凝土扩展基础；2011/11/88重力式挡墙→基本信息墙身材料-圬工砌体墙体容重抗压和抗剪强度设计值：用于墙身承载力验算，可参考《砌体结构设计规范》(GB50003-2001)的3.2.1和3.2.2；高厚比修正系数：用于计算高厚比β，可参考《砌体结构设计规范》(GB50003-2001)表5.1.2；系数α：用于计算受压验算计算公式中的影响系数φ，可参考《砌体结构设计规范》(GB50003-2001)中D.0.1；-素混凝土墙体容重混凝土强度等级受剪验算是否考虑轴力：参考《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)公式7.5.12；2011/11/89重力式挡墙→岩土信息背坡信息面坡信息地基土参数墙后填土参数2011/11/810重力式挡墙→岩土信息背坡信息-荷载类型：满布荷载、集中荷载、局部荷载，后两者仅限于选择朗肯土压力的情况；面坡信息-岩质边坡，计算整体稳定，需交互面坡信息；墙后填土参数（土质边坡）-支持墙后多层填土；-填土与墙背摩擦角，与墙背粗糙程度和排水情况有关，见建坡规范表6.2.3；-墙后稳定地面角，一般取不产生土压力的硬土地面，有岩石时取岩石坡度，墙后都为土体时，可取0；-填土与稳定面摩擦角，用于有限范围填土土压力计算，见建坡规范表6.2.8；2011/11/811重力式挡墙→岩土信息墙后填土参数（岩质边坡）-外倾结构面-张裂隙地基土参数-地基岩土对基底摩擦系数用于沿墙底滑移验算-地基岩土间摩擦系数用于倾斜基底滑移验算-基底宽度斜面长度水平投影长度软弱结构面裂隙2011/11/812重力式挡墙→荷载信息岩土压力计算方法荷载组合地震等级及相关参数自定义荷载，如墙前被动土压力2011/11/813重力式挡墙→荷载信息岩土压力计算方法（土质边坡）-土压力计算方法库仑、朗肯、静止、修正库仑、修正朗肯-主动岩土压力增大系数可参考地基基础规范；-静止土压力系数直接交互公式估算岩土压力计算方法（岩质边坡）-岩石压力计算方法主动、静止、修正-静止侧压力折减系数（详见下页）2011/11/814重力式挡墙→荷载信息2011/11/815重力式挡墙→荷载信息地震参数-地震烈度7度、8度、9度不考虑-水平地震作用沿墙高分布形式矩形倒梯形自定义荷载-即作用的挡墙上的其他外荷载-墙前被动土压力-墙后动水压力仅限土质边坡浸水挡墙2011/11/816重力式挡墙→荷载信息2011/11/817重力式挡墙→荷载信息荷载组合-可以定义多个荷载组合；-组合名称可以修改；-每个组合中可以选择灵活选择荷载是否考虑及分项系数；-组合系数用于该组合内的所有附加力，类型为可变荷载或偶然荷载；2011/11/818重力式挡墙→整体稳定土质边坡2011/11/819重力式挡墙→整体稳定岩质边坡2011/11/820重力式挡墙→整体稳定土质边坡-计算方法：瑞典条分法-四种搜索方式；-可以考虑墙前覆土；岩质边坡-计算方法：平面滑动法-需交互边坡整体的外倾结构面；-可考虑裂隙面；2011/11/821重力式挡墙→计算结果计算内容-墙身力系计算-滑动稳定性验算-倾覆稳定性验算-地基承载力及偏心距验算-墙底截面强度验算-台顶截面强度验算-整体稳定验算结果查询-图文并茂；-多个荷载组合的情况下，软件会分别计算各组合的结果，从中选取最不利的情况；2011/11/822重力式挡墙→计算结果1.滑移稳定验算-滑移验算Kc-倾斜墙底的水平滑移验算Kc2当墙底倾斜时，除验算墙底滑移外，还需验算地基土层水平向滑移稳定，即地基土抗剪稳定性验算；-如果滑移验算不满足倾斜墙底加防滑凸榫2.倾覆稳定验算-无基础时，绕墙趾点的抗倾覆稳定；-有基础时，同时考虑基础自重及锚杆等产生的抵抗力矩；2011/11/823重力式挡墙→计算结果地基应力及偏心距验算-地基应力验算—防止地基出现过大下沉；-偏心距验算—防止因基底过度不均匀沉陷而引起墙身倾斜；基础强度验算-对于钢筋混凝土底板基础，验算悬挑部分剪应力，主拉应力、凸榫宽度，并计算配筋。墙底截面强度验算-对墙底截面和墙趾台阶顶面做强度验算；-容许应力法：正应力和剪应力；-极限状态法（公路行业）：按照《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)的5.4.4节计算；整体稳定验算-瑞典条分法和平面滑动法；2011/11/824重力式挡墙→计算结果结果查询列出规范对应公式编号2011/11/825格构式锚杆挡墙→基本信息类型等级格构梁参数挡土板参数锚杆参数2011/11/826格构式锚杆挡墙→基本信息格构梁参数-坡度：不能小于45°-梁as：纵筋合力点到构件外边缘距离-梁抗扭计算受扭的纵向钢筋与箍筋的配筋强度比值，一般0.6~1.7；-支座约束变形小时按铰支座，变形较大时按弹性支座；《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)中8.2.10；2011/11/827格构式锚杆挡墙→基本信息纵向纵向竖梁：竖梁宽度为梁截面平行于纵向的长度；横梁：横梁宽度为梁截面平行于纵梁方向的长度；2011/11/828格构式锚杆挡墙→基本信息锚杆参数-锚杆类型：锚杆和锚索；-竖向间距：本道锚杆到竖梁顶或上一道锚杆的垂直距离；-入射角：锚杆与水平面夹角；-自由段长度：根据破裂角和构造要求确定；-锚固段长度：锚固体与地层、钢筋与砂浆，两者确定；-锚杆预加力：沿锚杆方向；-锚杆刚度：支座约束为铰接时不需输入此参数，可以迭代；-砂浆强度：钢筋与砂浆之间的粘结强度设计值；2011/11/829格构式锚杆挡墙→基本信息挡土板参数-计算类型简支板连续板拱板（简支和双铰）-板荷载板上的均布荷载按照区格底边缘的土压力来计算；-板搭接长度（简支板）板计算长度=桩中心距－桩宽+搭接长度-板荷载折减系数无活载可取1.0；有活载按《建筑结构荷载规范》取值；2011/11/830格构式锚杆挡墙→基本信息格构式板肋式简支板只有一种板类型；板上的均布荷载按照区格底边缘的土压力来计算；可设置多种板类型；板上土压力取同一跨内该类型板最下面板块底边缘的水平压力作为该类型板上的荷载；连续板采用有限元分析，把单位板宽的连续板划分为新型三角形广义协调有限单元；无拱板（简支）同简支板拱板（双铰）按双铰圆弧拱计算，详细参见《建筑结构静力计算手册》中的圆弧拱计算；2011/11/831格构式锚杆挡墙→荷载信息岩土压力分布三角形上三角下矩形建坡规范8.2.3条：确定岩土自重产生的锚杆挡墙侧压力分布，应考虑锚杆层数、挡墙位移大小，支护结构刚度和施工方法等因素，可简化为三角形、梯形或当地经验图形。2011/11/832板肋式锚杆挡墙支护形式立柱+锚杆（锚索）立柱+挡板+锚杆（锚索）；计算模型立柱静力平衡法等值梁法连续梁法（刚性支座）连续梁法（弹性支座）弹性支点法；挡板简支板、拱板；开挖式边坡可考虑工况2011/11/833板肋式锚杆挡墙2011/11/834板肋式锚杆挡墙依据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)的8.2.7和8.2.8条。2011/11/835板肋式锚杆挡墙立柱计算注意事项：-1.对所有情况，规范都推荐采用弹性支点法；-2.除弹性支点法外，其它方法计算挡墙两侧土压力时，计算宽度取立柱间的水平距离；-3.对较软弱土的边坡，宜采用弹性支点法，其考虑了支护结构与其后土体的协调变形，较符合实际情况；-4.对较坚硬的土质边坡，也可采用近似方法（静力平衡法或等值梁法），虽然计算较为简单，但是在锚固点变形较小时计算结果能满足工程需要；-5.对开挖产生的挡墙，可以按不同开挖工况来计算立柱内力（连续梁法除外）；对填筑产生的挡墙，不能考虑开挖工况，也不能用静力平衡法或等值梁法来计算立柱内力。2011/11/836