八字墙的地基反力计算分析.pdf

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1、2016年9月建材与装饰交通建设八字墙的地基反力计算分析谢璞（广东省交通规划设计研究院股份有限公司广东广州510635）摘要：本文针对以往八字墙设计计算仅按挡土墙计算的不足，提出了如下有限元计算模式：八字墙及基础按实体单元建模，基础底设置只受压支承，施加结构自重、墙后主动土压力，并考虑地震作用，由此解算地基反力。以涵顶填土6m的盖板涵为例，对墙高、涵洞口张开角度、地震作用、墙背坡度、路基边坡坡率等参数进行敏感性分析，为八字墙设计提供参考。关键词：八字墙；地基反力；参数分析中图分类号：U416文献标识码：A文章编号：1673-0038（2016）38-022

2、3-02概述八字墙配合路堤边坡设置，广泛用于需收纳、扩散水流处，适用于河沟平坦顺直，无明显沟槽，且沟底与涵底高差变化不大的情况。八字墙的水力性能较好，施工简单，工程量较少，是一种常用的洞口类型。在工程建设中，由于设计、施工不够重视与养护不到位等原因，存在以下病害：八字墙和涵身间沉降缝错开，沉降缝漏水、漏泥；八字墙墙身向外推移，墙顶外倾，甚至有突然倾倒坍塌的可能[1]。本文针对以往八字墙设计计算仅按挡土墙计算[2～3]的不足，图2有限元模型提出了如下有限元计算模式：八字墙及基础按实体单元建模，基土压力的计算原理分别按下述公式计算：础底设置只受压支承，施加结构

3、自重、墙后主动土压力，并考虑σ=μ×σcz×cos（δ）；（1）地震作用，由此解算地基反力。然后，针对涵顶填土6m的盖板τ=μ×σcz×sin（δ）；（2）涵，对墙高、涵洞口张开角度、路基边坡坡率、墙背坡度、地震作其中σcz为土的自重应力。用等参数进行敏感性分析，可为设计提供参考。1.2.2地震作用地震主动土压力按《公路工程抗震设计规范》[5]第3.1.6条考1计算模式简述虑，取基本烈度8度的非浸水情况，地震角3°进行计算；水平地1.1模型简介震惯性力按《公路工程抗震设计规范》第5.2.3条考虑。八字墙地基反力计算的有限元模型简图如图1所示。2参数分析以涵

4、顶填土6m的盖板涵为例，针对基础顶面以上墙高（以下简称墙高）、涵洞口张开角度（以下张开角度）、地震作用、墙背坡度、路基边坡坡率等参数进行敏感性分析。2.1墙高取张开角度为45°，路基边坡坡度为1：1.5，墙背坡度为3.5：1，不考虑地震作用，分别取八字墙墙高为3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、5.8、6.2m，进行对比计算分析，结果如下：（单位：kN、m）图1有限元模型表1八字墙墙高敏感性分析计算结果单元类型：八字墙和基础以实体单元模拟；边界条件：基础底八字墙最高截3.544.555.55.86.2设置竖向只受压支撑，约束基础侧边的位移；荷载：计入八

5、字墙面高度（m）基底最大自重，墙后和基础后的主动土压力、考虑地震作用。压应力（KPa）76921111311541681921.2荷载详述结果表明，墙高越高，地基应力越大，当墙高达6.2m时，地基1.2.1土压力应力约200kPa，建议对八字墙的墙高进行控制，以使得地基应力墙后和基础后的主动土压力按《公路桥涵设计通用规范》[4]第不超过200kPa，减少对地基承载力的要求。考虑到以往设计的拱4.2.3条计算，计算简图如图2。涵洞口的八字墙墙高较大，有的高达8～9m，而未对地基承载力图中各参数详见上述规范的相关说明。提出相应的要求，因此可能发生八字墙倾斜甚至

6、坍塌的事故。针施加于计算模型中土压力分成墙面正应力σ和切应力τ，按对这种拱涵洞口，建议延伸涵洞长度以降低八字墙墙高，取消端·223·交通建设建材与装饰2016年9月墙，设置弧形帽石，八字墙顶面与端墙顶面齐平[6]。时，应注意路基边坡坡率的变化对八字墙墙底的地基应力的影当八字墙的计算地基应力比涵身小时，可取八字墙的地基承响。载力容许值与涵身相同。3小结2.2张开角度根据本次计算采用的计算模式，分析各参数的敏感性可得出取八字墙墙高6.2m，路基边坡坡度为1：1.5，墙背坡度为如下结论：3.5：1，考虑地震作用，分别取张开角度为30°、45°、55°，进行对比（

7、1）墙高越高，地基应力越大，当墙高达6.2m时，地基应力约计算分析，结果如下：（单位：kN、m）200kPa，建议对八字墙的墙高进行控制，以使得地基应力不超过表2八字墙张开角度敏感性分析计算结果200kPa，减少对地基承载力的要求。张开角度（°）304555（2）张开角度越大，地基应力越大。从结构设计的角度，建议基底最大压应力（kPa）216238268八字墙的张角应适当减小，以减少对地基承载力的要求。结果表明，张开角度越大，地基应力越大。从结构设计的角（3）针对本次设计的八字墙构造尺寸[6]，墙高5m以下的八字度，建议八字墙的张角应适当减小，以减少对地基

8、承载力的要墙采用考虑地震作用的偶然组合效应结果进行验算，墙高5m以