世纪旗云工具箱重力式挡土墙模块功能简介

1、 世纪旗云重力式挡土墙模块功能介绍

世纪旗云结构设计工具箱重力式挡土墙模块以《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)、《砌体结构设计规范》(GB50003-2001)、《支挡结构设计手册》、《特种结构设计》、《公路路基设计手册》(第二版)为主要依据进行开发，包括一般地区、浸水地区、地震地区、地震浸水地区挡土墙计算。计算内容包括抗滑移稳定性验算、抗倾覆稳定性验算、基底合力偏心距及基底应力验算、挡土墙墙身强度计算，*终给出墙背侧土压力大小、作用位置、及各稳定验算、基底合力偏心距、基底应力验算、墙身截面强度验算结果。

重力式挡土墙计算界面包括设计基本参数、挡土墙身参数、墙后填土参数、附加外力及地基基础参数属性页。“设计基本参数”属性页如图1所示。挡土墙类型包括一般地区挡土墙、浸水地区挡土墙、地震地区挡土墙、地震浸水地区挡土墙。当用户选择浸水地区挡土墙时，因要考虑静水压力、浮力、动水压力等荷载，挡土墙前常水位标高、挡土墙后常水位标高、浮力系数、动水压力输入框此时亮显。当用户选择地震地区挡土墙时，所有地震参数亮显。当用户选择地震浸水地区挡土墙是，综合考虑浸水、地震的影响。设计基本参数还包括土压力的计算方法的选择，本模块同时提供库伦土压力、朗肯土压力算法，以及静止土压力算法，两种土压力计算理论各有优缺点及适合使用的情况，所以由用户结合工程实际选择较适用的计算方法。静止土压力系数计算提供三种计算方法，按弹性理论公式，按半经验公式（适合砂性土）、 （适合粘性土），由用户根据土质情况自行选择。

“挡土墙身参数”属性页如图2所示，主要用于输入挡土墙截面尺寸和墙身材料参数信息。当墙身高到一定限度时，为使地基压应力不超过地基承载力，同时增加挡土墙抗倾覆稳定性，可在墙底增设墙趾台阶。基于以上考虑，模块提供增设墙趾台阶的参数输入。因重力式挡土墙可由石砌、砖砌或混凝土修筑，因此墙身材料提供圬工砌体及素混凝土两种选择。

“墙后填土参数”属性页如图3所示，该页主要提供墙后填土表面参数及墙后填土性能参数的输入。墙后填土表面参数可对填土表面土坡线进行定位，并且坡线上换算土柱参数可对公路汽车荷载、铁路轨道列车荷载、及其他荷载进行等代计算。墙后填土性能参数可描述填土性能，且世纪旗云开发的挡土墙系列模块不仅有重力式挡土墙，将来还有悬臂式及扶壁式挡土墙等，因而墙后填土性能参数数据可以进行独立的保存与读取，以防相同地质条件下不同挡土墙模块间的填土性能重复操作，提高设计计算效率。

“附加外力及地基基础参数”属性页如图4所示，主要输入内容为地基土参数、附加外力参数、基础参数。因重力式挡土墙受力较复杂，可能有施工及临时荷载、其他特殊力、冻胀压力及冰压力等，所以本模块可由用户输入附加外力，并提供附加外力的大小、作用位置、作用角度参数的输入以便计算。基础类型分四种：天然地基、钢筋混凝土底板、换土地基、凸榫基础。用户可根据不同的地质条件选择合适的基础类型。当为凸榫基础时，挡土墙的抗滑移稳定验算将计入凸榫的影响。

本模块提供数据检查功能，当用户输入的参数超出程序限定范围或不符合挡土墙构造要求时，模块左下角数据检查框将给出提示，帮助用户正确输入计算参数。

2. 计算原理

程序计算的主要依据是《支挡结构设计手册》、《特种结构设计》。挡土墙稳定性验算包括抗滑移稳定与抗倾覆稳定验算。其中抗滑移稳定性验算原理为沿墙底面抗滑力与下滑力的比值大于或等于用户要求的抗滑稳定安全系数，则抗滑移稳定符合要求。抗倾覆稳定性验算原理为作用于挡土墙上各力绕墙趾点的抗倾覆力矩与倾覆力矩的比值大于或等于用户要求的抗倾覆稳定安全系数，则抗倾覆稳定符合要求。基底合力偏心距及基底应力验算依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)地基承载力计算考虑。挡土墙截面强度计算时，本程序根据不同的截面形式选择几个控制截面进行验算，如图5所示。

墙背土压力计算时，库伦土压力计算本程序按库尔曼图解法找出*大土压力对应的破裂角。当墙后填土为粘性土时，按广义土压力理论，考虑破裂面上的粘聚力c?L，其中L为破裂线长度，如图6所示。当墙背缓到一定程度时，挡土墙后土体中可能会出现第二破裂面，判别第二破裂面出现的条件有两个：第二破裂面倾角小于墙背倾角；作用于墙背上的合力对墙背法线的倾角δ1必须小于墙背与填土间摩擦角δ。本模块在计算第二破裂角时采用了优化算法，使得计算结果精确可靠。

计算结果界面如图7所示。结果显示界面中给出各稳定验算、基底合力偏心距、基底应力验算、墙身截面强度验算结果。左边图形显示中给出墙背侧土压力大小、作用位置。

3. 工程示例

某重力式挡土墙，类型为一般地区挡土墙，墙顶标高为0.00。墙高6.5m，墙顶宽0.5m，墙面倾斜坡度1：0.2，墙背倾斜坡度1：0.2，墙底倾斜坡度0.2：1。采用墙趾台阶，两墙趾台阶高均为0.3m，宽均为0.4m，墙趾台阶面坡坡度1：0.2。墙身材料为砌体，砂浆强度等级为M5，砌体重度18KN/m3，砌体抗压强度设计值3MPa，抗剪强度设计值0.3MPa，构件高厚比修正系数1.2。墙背与土体间摩擦角20°，土对挡土墙基底摩擦系数0.5。地基土重度18KN/m3，地基土内摩擦角20°，地基土修正容许承载力500KPa。土压力计算采用库伦土压力理论，土压力增大系数为1.0。为增加挡土墙抗滑移稳定性，设凸榫基础。抗滑移稳定安全系数1.1，抗倾覆稳定安全系数1.2。墙后填土参数及凸榫参数如图3、图4所示。

计算结果如图8所示。各项验算结果均满足要求，说明该重力式挡土墙满足抗滑移稳定性、抗倾覆稳定性、基底合力偏心距及基底应力、墙身强度均满足要求。

点击“Word计算书”按钮，程序会生成详尽的Word格式计算书，包括计算中所用到公式及其出处，以及公式中所有的参数的计算过程，用户可以根据计算书进行校核。

4. 结语

重力式挡土墙计算理论较成熟，但由于要综合考虑地质环境、经济合理、施工方便、荷载复杂等因素，使得重力式挡土墙形式复杂，计算繁琐。特别是墙背土压力计算，手算不仅繁琐而且易出错。世纪旗云重力式挡土墙模块经过反复测试，结果准确可靠。

 

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