扶壁板与卸荷板组合式挡土墙及其内力计算方法技术

本发明专利技术涉及边坡支护工程领域，提供一种扶壁板与卸荷板组合式挡土墙及其内力计算方法，包括均为钢筋混凝土结构的底板、第一立板、第二立板、扶壁板和卸荷板；在挡土墙结构后方充填有回填料；所述第一立板设置在底板上，所述第二立板设置在第一立板的正上方，所述第一立板、第二立板与扶壁板搭接；所述卸荷板设置在所述第一立板和第二立板之间，卸荷板形成卸荷减压平台；所述卸荷板与相邻的扶壁板以及第一立板和/或第二立板搭接。通过将扶壁板+卸荷板组合有效减小挡土墙上作用的水平土压力，减小挡土墙上结构内力，包括剪力和弯矩；减小挡土墙水平位移；减小挡土墙结构截面尺寸，同时降低工程施工难度和成本的。低工程施工难度和成本的。低工程施工难度和成本的。

【技术实现步骤摘要】
扶壁板与卸荷板组合式挡土墙及其内力计算方法


[0001]本专利技术涉及边坡支护工程领域，特别涉及一种扶壁板与卸荷板组合式挡土墙及其内力计算方法。

技术介绍

[0002]填方边坡工程是建筑工程、铁路工程、公路工程、水利港口工程等重要分项工程之一。填方边坡工程经常采用的支护形式有重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁板式挡土墙、锚定板式挡土墙和加筋土式挡土墙等等。重力式挡土墙高度不宜大于8m，悬臂式挡土墙高度不宜大于6m，扶壁板式挡土墙高度不宜大于10m，锚钉板式挡土墙每级高度不宜大于8m，加筋土挡土单级高度不宜大于10m。对于更高的填方边坡工程，挡土结构上作用的土压力成幂数增长，以上挡土墙形式从结构受力、施工难度以及成本造价综合来看，稍显不足。并且，随着我国大中城市土地成本飙升，建设单位对于土体可使用率要求越来越高，大部分要求边坡支挡结构不占用填筑场地和不影响填筑场地的使用。因此，对于高填方边坡工程，有效减小挡土结构上土压力的结构形式——扶壁板+卸荷板组合挡土墙，是降低工程施工难度和成本的有效解决方式。
[0003]我国港工建筑工程对卸荷板式挡土墙应用较多，铁路部门从20世纪60年代进行了一系列研究，认为卸荷板将板上填土作为重力式(衡重式)挡土墙重力以抵抗倾覆力矩，同时卸荷板的卸荷作用又降低了墙背上作用的水平土压力，节省材料，降低造价。但目前建筑边坡工程规范中未有涉及卸荷板的相关规定。综合来看，关于扶壁板+卸荷板组合挡土墙土压力及内力计算方法的内容是十分必要的。

技术实现思路

[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供一种扶壁板与卸荷板组合式挡土墙，包括均为钢筋混凝土结构的底板、第一立板、第二立板、扶壁板和卸荷板；在挡土墙结构后方充填有回填料；所述第一立板设置在底板上，所述第二立板设置在第一立板的正上方，所述第一立板、第二立板与扶壁板搭接；所述卸荷板设置在所述第一立板和第二立板之间，卸荷板形成卸荷减压平台；所述卸荷板与相邻的扶壁板以及第一立板和/或第二立板搭接；所述底板、第一立板、第二立板和扶壁板形成三角形。其中卸荷板埋置深度约为挡墙中间高度处，卸荷板长度与对应挡土墙段长度比为1.2～1.5之间，卸荷板的设置个数可根据挡土墙净高度决定。
[0006]优选的，所述扶壁板呈直角三角形。
[0007]优选的，所述回填土为透水性的砂石土，避免墙后水排泄不出，造成挡土墙失稳。
[0008]进一步的，当第一立板及扶壁板混凝土强度达到设计强度的75％及以上时，分层回填土并夯实，至卸荷板底设计标高；素砼垫层找平后，绑扎卸荷板钢筋，搭设模板，浇注混凝土；完成其余立板及扶壁板的钢筋绑扎及混凝土浇注，回填砂土并夯实，至墙顶回填设计标高。
[0009]本专利技术还提供一种扶壁板与卸荷板组合挡土墙的内力计算方法，
[0010]所述扶壁板与卸荷板组合挡土墙包括主结构和辅助结构，所述主结构为扶壁挡土墙，所述主结构包括底板、立板和扶壁板，所述立板包括第一立板和第二立板，所述第二立板设置在第一立板的正上方；所述辅助结构为卸荷板；
[0011]所述内力计算方法包括：
[0012](1)计算卸荷板底上方水平土压力值σ
a
；
[0013](2)计算卸荷板底卸荷区内水平土压力值；
[0014](3)计算卸荷区每延米水平土压力卸荷值ΔE
aX
；
[0015](4)计算其余位置水平土压力值；
[0016]按照式1计算，σ
a
＝γzK
a
ꢀꢀꢀ
式1
[0017](5)确定组合挡土墙墙背水平土压力分布图；
[0018](6)计算主结构剪力标准值V
kz
及弯矩标准值M
kz
；
[0019](7)计算辅助结构内力；辅助结构卸荷板简化为三端固定一端自由的第一矩形板单元，上部作用土重力及自重，计算可按照《建筑结构静力计算手册》(第二版)相关内容。
[0020]进一步的，步骤(1)卸荷板底上方水平土压力值σ
a
的表达式具体为：
[0021]卸荷板底上方墙背上作用的水平土压力强度σ
a
表达式为：
[0022]σ
a
＝γzK
a
ꢀꢀꢀꢀꢀ
式1
[0023]当考虑墙后填土面水平时，库伦主动土压力系数K
a
公式为：
[0024][0025]其中，z表示距墙顶竖向距离；
[0026]γ为回填土天然重度，
[0027]为回填土内摩擦角，δ为回填土与墙背材料间的外摩擦角，α为挡土墙后假想墙背与竖直面夹角。
[0028]进一步的，步骤(2)的具体计算过程为：
[0029]设卸荷板底水平边缘处一点为D点则D点处的水平土压力强度公式为：
[0030]σ
ad
＝γh1K
a
ꢀꢀ
式3
[0031]其中，h1表示第二立板的长度；
[0032]设卸荷板底与扶壁板连接处为A点，由于卸荷板以上填土均由卸荷板承担，则A点的水平土压力强度公式为σ
aa
＝0
ꢀꢀꢀ
式4；
[0033]从卸荷板底边缘D点做与卸荷板底水平线成夹角和θ的直线，分别与立板相交，交点分别为B点和C点，其中为回填土内摩擦角，θ为回填土破裂角；
[0034]交点B处的水平土压力强度公式为
[0035]其中，l表示卸荷板的长度；
[0036]交点C处的水平土压力强度为未考虑卸荷板卸荷效应时的水平土压力强度公式为：σ
ac
＝γ(h1+ltanθ)K
a
ꢀꢀꢀ
式6；
[0037]进一步的，设底板与立板交接点为E点，通过ltanθ确定的交点C是否超出E点，
[0038]当交点C未超出立板长度范围，卸荷板下土压力分布点顺序为A
‑
B
‑
C
‑
E，E点水平土压力强度值为：σ
ae
＝γ(h1+h2)K
a
ꢀꢀꢀꢀ
式7；
[0039]当交点C超出立板所在的长度范围，卸荷板下土压力分布点顺序为A
‑
B
‑
E，E点水平土压力强度值采用差分法得到，
[0040]具体为：式6计算出C点水平土压力强度值与式5计算出的B点水平土压力强度值采用差分法，得到E点水平土压力强度值σ
ae
，具体为：
[0041][0042]进一步的，步骤(3)卸荷区每延米水平土压力卸荷值ΔE
ax
的具体表达式为：
[0043][0044]其中，l表示卸荷板的长度；
[0045]进一步的，步骤(5)通过将控制点(即卸荷板下土压力分布点)土压力强度值与对应的高度绘制出来，并按照次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扶壁板与卸荷板组合式挡土墙，其特征在于，包括均为钢筋混凝土结构的底板、第一立板、第二立板、扶壁板和卸荷板；在挡土墙结构后方充填有回填料；所述第一立板设置在底板上，所述第二立板设置在第一立板的正上方，所述第一立板、第二立板与扶壁板搭接；所述卸荷板设置在所述第一立板和第二立板之间，卸荷板形成卸荷减压平台；所述卸荷板与相邻的扶壁板以及第一立板和/或第二立板搭接；所述底板、第一立板、第二立板和扶壁板形成三角形。2.根据权利要求1所述的一种扶壁板与卸荷板组合挡土墙，其特征在于，当第一立板及扶壁板混凝土强度达到设计强度的75％及以上时，分层回填土并夯实，至卸荷板底设计标高。3.一种扶壁板与卸荷板组合挡土墙的内力计算方法，其特征在于，所述方法适用于权利要求1
‑
2中任一所述的挡土墙，所述扶壁板与卸荷板组合挡土墙包括主结构和辅助结构，所述主结构为扶壁挡土墙，所述主结构包括底板、立板和扶壁板，所述立板包括第一立板和第二立板，所述第二立板设置在第一立板的正上方；所述辅助结构为卸荷板；所述内力计算方法包括：(1)计算卸荷板底上方水平土压力值σ
a
；(2)计算卸荷板底卸荷区内水平土压力值；(3)计算卸荷区每延米水平土压力卸荷值ΔE
aX
；(4)计算其余位置水平土压力值；(5)确定组合挡土墙墙背水平土压力分布图；(6)计算主结构剪力标准值V
kz
及弯矩标准值M
kz
；(7)计算辅助结构内力。4.根据权利要求3所述的一种扶壁板与卸荷板组合挡土墙的内力计算方法，其特征在于，步骤(1)卸荷板底上方水平土压力值σ
a
的表达式具体为：卸荷板底上方墙背上作用的水平土压力强度σ
a
表达式为：σ
a
＝γzK
a
ꢀꢀꢀꢀꢀ
式1当考虑墙后填土面水平时，库伦主动土压力系数K
a
公式为：其中，z表示距墙顶竖向距离；γ为回填土天然重度，为回填土内摩擦角，δ为回填土与墙背材料间的外摩擦角，α为挡土墙后假想墙背与竖直面夹角。5.根据权利要求3所述的一种扶壁板与卸荷板组合挡土墙的内力计算方法，其特征在于，步骤(2)的具体计算过程为：设卸荷板底水平边缘处一点为D点，则D点处的水平土压力强度公式为：σ
ad
＝γh1K
a
ꢀꢀꢀꢀꢀ
式3其中，h1表示第二立板的长度；
设卸荷板底与扶壁板连接处为A点，由于卸荷板以上填土均由卸荷板承担，则A点的水平土压力强度公式为σ
aa
＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式4；从卸荷板底边缘D点做与卸荷板底水平线成夹角和θ的直线，分别与立板相交，交点分别为B点和C点，其中为回填土内摩擦角，θ为回填土破裂角；交点B处的水平土压力强度公式为其中，l表示卸荷板的长度；交点C处的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨淼，戴武奎，董建勋，王颖，肖胜寒，郭昊，吉兆腾，崔洋，刘国冲，刘天宇，赵富章，刘振，
申请(专利权)人：中建东设岩土工程有限公司中建东设工程技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：