jingwei
技术文献

浅谈锚杆式挡土墙的设计方法 -全讯官网

发表时间:2019-03-12 23:08

概述
  面板式挡土墙主要包括板桩墙和锚定墙两大类,板桩墙是指面板要打入基坑底面以下较深的情况,如钢板桩墙,木板桩墙等,他们的主要构件是立板,附属构件有支撑,拉杆等;锚钉墙是指面板仅进入基坑底面以下较浅的情况,如锚桩墙、锚板墙、锚杆墙等,他们的主要构件是立板,附属构件有立柱、拉杆、锚杆、锚定构件等。
  在锚钉墙中锚杆挡土墙应用较为广泛,锚杆挡土墙是利用锚杆技术形成的一种挡土结构物,锚杆的一端与工程结构物联结,另一端通过钻孔、插入锚杆、灌浆、养护等工序锚固在稳定的地层中,以承受土压力对结构物所施加的推力,从而利用锚杆与地层之间的锚固力来维持结构物的稳定。作为轻型的支挡结构,锚杆挡土墙与普通圬工挡土墙相比,可以节省大量圬工材料,现已被广泛用于公路、铁路、煤矿和水利等支挡工程中。
  锚杆挡土墙因锚固地层、施工方法、受力状态以及结构型式的不同,有多种形式;按墙面的结构型式可分为柱板式和壁板式锚杆挡土墙,柱板式锚杆挡土墙有挡土板、肋柱和锚杆组成,壁板式锚杆挡土墙是由墙面板和锚杆组成。锚杆挡土墙一般适用于岩质路堑地段,但其他具有锚固条件的路堑墙也可以使用,还可应用于陡坡路堤。若支护高度小于6m时,可在墙顶布置一排锚杆;若支护高度在6~8m时,可设两排锚杆;若支护高度大于8m时,需设2~4排锚杆。锚杆水平间距1~4m,上下排距2~5m。
  2土压力计算
  土压力是直接作用于挡墙上的外荷载。由于墙后土层中锚杆的存在,使受力状态较为复杂,目前设计中大多仍采用库伦主动土压力理论进行近似计算。
  ——砂浆(细石砼)与锚杆的粘着力,。试验资料表明约等于砂浆(细石砼)标准抗压强度的10%~20%,钢筋与砼之间的粘着力约为:光面钢筋1.5~3.5,螺纹钢筋为2.5~6.0。取值可参考《公路路基设计规范》(jtg d30-2004)、《边坡工程处治技术》(赵明阶主编)等文献。
  (3)孔壁与介质之间的抗剪力
  这里以砂浆和细石砼为介质,列出其与孔壁之间抗剪力的计算公式:

  式中:——锚杆孔壁(土体)与介质(砂浆、细石砼)之间的抗剪力,;
  ——锚杆孔径,;
  ——锚杆有效锚固长度,;
  ——锚固段周边土层抗剪强度,也成为孔壁与砂浆或砼的抗拉设计强度,。取值可参考《地基与基础》及《建筑施工手册》、《地基处理手册》等文献。
  4锚杆设计抗力及孔深
  (1)锚杆抗力设计值
  锚杆抗力计算值除以安全系数为锚杆抗力设计值,即

  式中:——要求锚杆抵抗的外荷载,;
  ——锚杆抗力设计值,;
  ——锚杆抗力计算值,,即前文中的、和;
  ——锚杆安全系数;取值可参考《建筑施工手册》、《地基处理手册》及《公路路基设计规范》等文献。
  (2)锚杆有效锚固长度
  联立上述几个公式即可求出有效锚固长度,即。
  根据经验,实际工程中通常采用的有效锚固长度为:钢筋锚杆5~25m、钢管锚杆10~30m、工字钢锚杆20~40m、钢索30~50m。
  (3)锚杆孔深
  孔深计算公式:锚杆孔深=有效锚固孔长+自由段孔长+孔口处理长度,具体的锚杆孔深应依工程实际情况确定。
  (4)锚杆布置
  锚杆布置依土层情况、受力情况而定,水平及竖向间距一般为1.5~4m,锚杆倾角一般为15°~20°,一般不得大于35°,特殊情况下也可布置成水平的。锚杆总长度=有效锚固长度+自由段孔长+端部外露长度。
  5构件设计
  锚杆挡土墙构件包括挡土板、肋柱和锚杆或墙面板和锚杆。
  (1)面板设计
  钢筋砼面板是支撑在立柱上的受弯构件,直接承受土压力,并将土压力传给立柱。对面板进行水平条分计算,每一面板条上作用均布荷载,最大弯矩发生在板底部。当面板为整浇时,计算图式是以立柱为支撑的单跨简支梁,弯矩和支座剪力按简支梁考虑。根据计算的最大弯矩进行配筋,为节省钢筋可从上至下分段减少钢筋量。
  (2)肋柱设计
  肋柱是以拉杆为支撑的受弯构件,承受面板传来的土压力,根据拉杆数量,可为多跨连续梁或单跨简支梁。肋柱上作用三角形荷载或梯形荷载。根据所计算最大弯矩进行配筋,为保持肋柱的整体性和方便施工,全柱宜等量配筋。
  (3)锚杆设计
  锚杆承受肋柱传力,完全处于受拉状态。在肋柱计算弯矩时,同时求出各锚杆的拉力,根据拉力计算值,选配钢筋或钢管锚杆。锚杆直径一般在22~32mm之间选取,多为单杆。
  以钢材为例,选择锚杆截面按如下公式:

  式中:——锚杆截面积;
  ——锚杆计算拉力,;
  ——直立挡墙支点的水平支撑力计算值;
  ——锚杆与水平线的夹角,度;
  ——锚杆安全系数,一般取1.5;
  ——锚杆设计强度,。
  (4)壁板式锚杆挡土墙
  壁板式锚杆挡土墙根据施工方法不同,可分为现浇和预制拼装两种类型。现浇的壁板式锚杆挡土墙,其锚杆端头直接插入砼面板中,与壁面板一起浇筑,不存在锚头单独施工问题。而预制拼装式在预制砼壁面板时,应留有锚头或预留孔道。此类挡土墙多用楔缝式锚杆,适用于岩质边坡防护。
  结构稳定性设计分析
  锚杆有多种破坏形式,对于设置锚杆体系的挡土墙,除保证每根锚杆有足够的承载能力外,还应确保挡土板、锚杆和地基在内的结构整体稳定性。一般认为锚固段所需长度是由于承载力的需要,而锚杆所需总长度是由整体稳定性决定的。
  在进行锚杆体系的整体稳定计算时,如设置多层锚杆,则需分别验算每层锚杆体系的整体稳定。锚杆挡土墙的整体稳定计算通常采用分析图解验算方法,由于整体稳定分析方法相对比较复杂,作用力较多,为此工程中多采用克朗兹的简化方法理论,来进行单层锚杆、多层锚杆、粘土性锚杆和分层土锚杆等多种情况下的整体稳定性分析,限于篇幅,克朗兹简化方法请读者从参阅相关文献。

分享到:

  如果您发现以下三类网络犯罪行为:利用信息网络威胁他人,强迫交易;利用网络辱骂、恐吓他人或编造、散布虚假信息破坏社会秩序或公共秩序、寻衅滋事;利用网络实施黄赌毒、暴力传销、高利放贷、非法讨债。请登录全国涉黑涉恶违法犯罪线索举报平台进行线索举报 https://www.12389.gov.cn/clue_eviladd.action

网站地图