沿江护岸挡土墙稳定性计算及优化.pdf

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1、V01．42，No．4沪I。J童材第42卷第4期August，2016Sichua，lB“f埘丢M口陀一口ls2016年8月沿江护岸挡土墙稳定性计算及优化杨骁麟，王元韩，曹严，熊波，潘龙庆(重庆交通大学土木工程学院，重庆400074)摘要：某沿江护岸挡土墙位于重庆市，总长758．35m。在利用理正软件对截面及整体验算的过程中，发现采用重力式挡土墙存在不稳定现象。利用有限元软件对其进行模拟分析并验证了分析结果。为保证工程的稳定安全，决定采用桩板式挡土墙进行优化设计。关键词：挡土墙；稳定性验算；有限元分析；ANSYS中图分类号：U

2、641．8文献标志码：B文章编号：1672—4011(2016)04—0146—02D0l：10．3969／i．issn．1672—4011．2016．04．0721工程概况该挡土墙总长758．35m。K0+000一K0+035，地形平缓，下伏基岩为上沙溪庙组紫红色泥岩、砂岩等，沿线冲沟不发育。K0+035一K0+375，地形起伏大，沿线上覆覆盖层为河流冲积粉细砂及局部为人工填土等，下伏基岩为泥岩。K0+375一K0+758，地形起伏大，沿线上覆覆盖层为河流冲积粉细砂、粉质黏土及局部为人工填土等，下伏基岩为上沙溪庙组紫红色泥岩

3、、砂岩等。本文仅对挡土墙在处于暴雨状态下的安全稳定性进行验算和分析。挡土墙平面图见图1—2。姒—d飞r翮咖，◆图1档土墙平面图上游侧图2挡土墙平面图下游侧2重力式挡土墙验算目前的土压力计算是按平面问题采用散粒体极限平衡理论，即库伦理论进行的，实用价值较高，见图3。但对于作者简介：杨骁麟(1991一)，男，湖北宜昌人，硕士研究生，主要研究方向：公路隧道与岩土工程研究。·146·浸水地区挡土墙土压力的计算，则是在此基础上考虑水压力、浮力和水对土压力的影响等，根据库伦公式推导而得出。图4为重力式挡土墙尺寸示意图。重力式挡土墙尺寸见表

4、1。图3侵水地区挡土墙受力简图图4重力式挡土墙示意图表1重力式挡土墙尺寸／m重力式挡土墙惹盏上墙高墙顶宽台宽墙鼍P阶177．21．23．10．9墙趾台阶hl1．2重力式挡墙面坡倾斜坡度为1：0．1，上墙背坡倾斜坡度为1：0．4，下墙背坡倾斜坡度为1：一0．35，墙趾台阶面坡坡度为1：一0．5，墙底倾斜坡率为0．05：l。通过岩土专用软件理正软件对重力式挡土墙进行验算，其中主要包括抗滑动、抗倾覆及基地合力偏心矩验算，见表2。表2重力式挡土墙安全性验算(暴雨)嚣善篓合震基墨—_—-=————————————————————————

5、——一0．59

6、在暴雨状态下的安全性验可以得知，桩板式挡墙满足支挡结构的整体稳定性验算。4两种挡土墙有限元分析对比为了更好地分析重力式挡墙在暴雨状态下倾覆的原因，将两种挡土墙进行有限元分析模拟。本文挡土墙和土体采用solid45单元，墙体和土体之间的接触采用contal73和targel70。挡土墙视为弹性体，土体视为DP材料，满足D—P准则。模拟暴雨状态下，土体物性参数与饱和度的关系见表5。表5土体物性参数与饱和度关系笪塑鏖[丝墅堡垒兰!垦里[!：2芝(堕：翌：：2100．485043．221．4300．4742．521．7500．4638

7、．638．422．1600．4537．437．222．4800．44353622．7lOOO．4333．834．823计算结果见图6～9。NODALsoL耶o_^N5Yx方向位移图6桩板式挡土墙整体鞘嚣“№l巍LX11'tG)胛㈣腑肿是嚣—，嚣需-!乐器—等鬲；尹-。!：：暑ex方向位移图7桩板式挡土墙蠹◇峰孙嚣矗v--O308】x2+11526x—1．7217R'=-0．9817。厶◆∥√乡7y“艺；≯晖烈去苌跫掣比o7‘_≯’Z，Ⅳ一‘j二r一∥·-·-_一-一60708090100，％+重力式挡墙底部+重力式挡墙顶部+桩

8、板式挡墙底部’÷÷-桩板式挡墙顶部图10两种挡墙顶部与底部x方向位移变化图由图6～7得出：桩板式挡土墙整体最大位移出现在挡土墙底部，位移量为87．6mm，顶部最大位移位移量为26．7mm。由图8～9得出：当采用重力式挡土墙时，最大位移出现在挡墙底部，位移量为145mm，挡墙墙