一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙及设计方法技术

本发明专利技术涉及一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙，挡土墙底部与主体结构相连，挡土墙墙身与主体结构间设置抗震缝，在挡土墙上端设置锚杆。在挡土墙上部设置锚杆抵抗土侧压力，可有效减小挡土墙根部的弯矩和剪力；挡土墙底部与主体建筑地下室底板或顶板相连，充分利用主体建筑的地下室整体刚度来防止挡土墙滑移。当基槽土方回填后，土体产生作用于挡土墙的土压力，此时土层锚杆能够提供一个与之相反的拉力，减小墙身弯矩，以达到减小墙身厚度，降低墙体钢筋用量，控制墙身底部裂缝宽度和顶部水平位移的目的，可广泛用于挡土墙墙身高度较高的结构工程，如下沉广场、坡地建筑的紧邻高边坡挡墙。

【技术实现步骤摘要】
一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙及设计方法
本专利技术涉及一种与主体结构相连的挡土墙，通过设置锚杆减小墙身厚度，降低墙体底部钢筋用量，控制墙身底部裂缝宽度和顶部水平位移。适用于挡土墙与主体结构相邻，且墙身高度较高的结构工程，如下沉广场、坡地建筑的紧邻高边坡挡墙。
技术介绍
挡土墙承受外侧土体产生的水平荷载，当与主体结构相邻的挡土墙墙身高度较高，尤其是地下水位较高的地区，这种荷载会使较高墙身的挡土墙的底部产生很大的弯矩和剪力，若采用与主体结构脱开的重力式挡土墙，会造成墙厚较大，开挖范围及造价均较高。将挡土墙底部与主体结构相连接后，不仅可彻底避免挡土墙发生滑移破坏，也可避免由于基坑侧壁土方回填不密实导致的挡土墙下沉、倾斜。对于坡地建筑，往往只有单侧临土，若将挡土墙与主体结构完全结合，由于挡土墙平面内刚度起到剪力墙作用，在与挡土墙平行的地震作用下，结构扭转变形会远远超过规范限值。仅将挡土墙墙身与主体结构脱开，且按悬臂结构设计，可避免造成主体结构抗侧刚度不对称，但墙身底部弯矩较大，墙体裂缝宽度及墙顶变形不易满足规范限值要求，按照常规设计思路，为了降低配筋量，减小裂缝宽度，势必会加大挡土墙墙厚，墙厚的增加又会带来开挖范围、混凝土用量及造价的增加。
技术实现思路
本专利技术的目的在于利用主体结构提供挡土墙的抗滑移力，用土层锚杆抵抗减少挡土墙底部弯矩，从而达到减小挡土墙厚度及配筋，控制墙体裂缝和顶部位移的目的。本专利技术采用如下的技术方案，一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙，挡土墙底部与主体结构相连，挡土墙墙身与主体结构间设置抗震缝，在挡土墙上端设置锚杆。所述锚杆由杆体、锚杆保护梁、扩大头和锚筋；杆体通过扩大头和锚筋连接，锚杆保护梁包裹土层锚杆杆体；挡土墙墙身与锚杆连接处设置暗梁。所述锚杆保护梁底部设置有混凝土支座垫层。本专利技术还提供了一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙设计方法，包括以下步骤：将挡土墙下端与主体结构相连，利用主体结构提供挡土墙的抗滑移力，锚杆一端与挡土墙连接，另一端通过扩大头和锚筋固定在挡土墙一侧的土层中；锚杆与挡土墙组成联合受力体系，共同抵抗外侧土体压力；锚杆置于挡土墙中上部，土体开挖面与挡土墙之间的锚杆杆体设置混凝土保护梁，锚杆与挡土墙连接处设置暗梁；其中1）锚杆倾角与水平面呈小于﹣10°或大于+10°；2）锚杆固定在挡土墙一侧的土层中的锚固段上的覆土厚度不小于4.5m；3）锚杆自由段的长度不应小于5.0m；锚杆自由段穿过潜在滑裂面长度不小于1.5m；4）4）锚杆在挡土墙上连接点距挡土墙顶下方2~3m。所述锚杆倾角与水平面呈15°。其中：主体结构是指：置于地基基础之上，接受、承担和传递建设工程所有上部荷载，维持上部结构整体性、稳定性和安全性的有机联系的系统体系；锚杆自由段是指利用弹性伸长将拉力传递给锚固体的杆体部分；潜在滑裂面是指土体发生剪切破坏形成的连续贯通的曲面。本专利技术利用主体结构提供挡土墙的抗滑移力，用土层锚杆抵抗减少挡土墙底部弯矩，从而达到减小挡土墙厚度及配筋，控制墙体裂缝和顶部位移的目的。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为图1的1-1视图。图3为本专利技术的结构计算模型图。图4为锚杆锚固点位置确定示意图。具体实施方式参见图1-2，本专利技术包括与主体结构相结合的带锚杆挡土墙，挡土墙底部与主体结构相连，挡土墙墙身与主体结构间设置抗震缝，在挡土墙上端设置锚杆。所述锚杆由杆体、锚杆保护梁、扩大头和锚筋；杆体通过扩大头和锚筋连接，锚杆保护梁包裹土层锚杆杆体；挡土墙墙身与锚杆连接处设置暗梁。所述锚杆保护梁底部设置有混凝土支座垫层。挡土墙下端与主体结构相连，利用主体结构提供挡土墙的抗滑移力，锚杆一端与挡土墙连接，另一端通过扩大头和锚筋固定在挡土墙一侧的土层中；锚杆与挡土墙组成联合受力体系，共同抵抗外侧土体压力。锚杆置于挡土墙中上部，土体开挖面与挡土墙之间的锚杆杆体设置混凝土保护梁，锚杆与挡土墙连接处设置暗梁。设计参数的选取及计算方法1设计参数的选取根据《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22:2005）中的规定，1）锚杆倾角宜避开与水平成﹣10°~+10°的范围；2）锚杆锚固段上的覆土厚度不宜小于4.5m；3）锚杆的自由段长度应穿过潜在滑裂面不小于1.5m；4）自由段的长度不应小于5.0m。由于较小的水平倾角能够提供更大的水平分力和更长的力臂，对减小底部弯矩更有利，建议水平倾角取15°。对于锚杆在挡墙上连接点高度可按照如下方法选取。如图3所示，合理的拉力作用点应满足锚杆及挡墙综合造价最省，先根据工程经验选定挡土墙的截面尺寸、锚杆长度和截面尺寸，结构计算模型如图3所示。为了通过较长的力臂在挡土墙底部提供较大的弯矩，以达到减少底部弯矩的目的，锚杆锚固点宜放置于挡墙顶部；但如图4所示，当锚杆锚固于挡土墙顶部时，由于锚杆的倾角较小，在满足上述第2条的规定下，自由段的长度达4500/sin（15°）=17387mm，导致锚杆长度过长，不经济也不易施工，在城市地区易对邻近建筑物产生影响。而当锚杆长度一定时，锚固段长度为L，锚固点向下平移H，有效锚固长度可增加为L+H*cos（15°）/tan（15°）=L+3.6H，相应的自由段长度可减小3.6H。根据CECS22：2005中7.5.3条的规定，土层锚杆的锚固段长度取6~12m，故锚固点宜取墙顶下可取6/3.6~12/3.6=1.67~3.33m，建议取值2~3m。2挡土墙计算方法挡土墙计算简图如图3所示，锚杆可简化为拉杆，挡土墙悬臂段高度为H，总高度为H+H1，锚杆作用点距墙顶距离为X，锚杆拉力作用点距地下室顶板距离为H-X，三角形分布荷载最大值为q，计算图3所示超静定结构的内力可以得到挡土墙关键部位的弯距设计值M1、M2、M3和锚杆拉力，若锚杆拉力大于锚杆的设计值，则需要重新选定锚杆长度或截面。下面参照图1和图2所示对本专利技术作进一步的描述。a）本专利技术包括挡土墙①，土层锚杆杆体②，土层锚杆扩大头③，锚筋④，锚杆保护梁⑤，保护梁体端部混凝土垫层⑥，墙身暗梁⑦，抗震缝⑧，主体结构地下室外墙⑨，地下室顶板⑩，上部结构⑪，防水盖板⑫组成的土层锚杆和挡土墙联合作用的结构体系。b）在挡土墙①中上部某一标高位置处等间距设置土层锚杆②、③、④，当需要锚杆提供较大拉力时，还可在锚杆端部设置扩大头③，土层锚杆钢筋④锚固于与墙身暗梁⑦处。c）挡土墙与土体开挖面之间的锚杆体设置混凝土保护梁⑤将其包裹，防止机械回填或夯实设备对杆体产生破坏，保护梁与土体连接处设有混凝土支座垫层⑥，保证端部不发生过大的下陷。d）挡土墙与主体结构设置抗震缝⑧，使其与主体结构脱开，避免挡土墙对主体结构抗扭产生不利影响；挡土墙顶部可设置与主体结构相连的防水盖板⑫。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙，其特征在于：挡土墙底部与主体结构相连，挡土墙墙身与主体结构间设置抗震缝，在挡土墙上端设置锚杆。

【技术特征摘要】
1.一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙，其特征在于：挡土墙底部与主体结构相连，挡土墙墙身与主体结构间设置抗震缝，在挡土墙上端设置锚杆。2.根据权利要求1所述的带锚杆挡土墙，其特征在于：所述锚杆由杆体、锚杆保护梁、扩大头和锚筋；杆体通过扩大头和锚筋连接，锚杆保护梁包裹土层锚杆杆体；挡土墙墙身与锚杆连接处设置暗梁。3.根据权利要求2所述的带锚杆挡土墙，其特征在于：锚杆保护梁底部设置有混凝土支座垫层。4.一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙设计方法，包括以下步骤：将挡土墙下端与主体结构相连，利用主体结构提供挡土墙的抗滑移力，锚杆一端与挡土...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱剑，左欢，余宏，温四清，
申请(专利权)人：中信建筑设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42