5.5.1.2 倾斜基底时的滑动稳定系数Kc
如图5.5.1-2所示,把基底设置成倾斜就是保持墙面高度不变,而使墙踵下降一定高度。与水平基底相比,可以减小滑动力,增大抗滑力,从而增强抗滑稳定性。这时,不仅要作沿基底的抗滑稳定性验算,同时,还要验算地基土沿墙踵平面的抗剪稳定性验算。抗滑稳定性按式5.5.1-2计算。
图5.5.1-2 倾斜基底抗滑稳定计算简图
1.沿斜基底面滑动
(5.5.1-2)
式中:
Kc —— 沿倾斜基底的滑动稳定系数,
一般情况取Kc = 1.30;
当有地震力参与计算时,取Kc = 1.10;
; WN —— 挡土墙的自重重力在倾斜基底法线方向的分力(kN)
; EN —— 挡土墙承受的土压力在倾斜基底法线方向的分力(kN)f —— 挡土墙墙底摩擦系数;
; ET —— 挡土墙承受的土压力在倾斜基底切线方向的分力(kN); WT —— 挡土墙的自重重力在倾斜基底切线方向的分力(kN)
; W —— 挡土墙的自重重力(kN)
; E —— 挡土墙承受的土压力或滑坡推力(kN)
,逆时针为正,顺时针为负; ε —— 挡土墙倾斜基底面与水平面的交角(度)
,逆时针为正,顺时针为负; ζ —— 铅垂线与挡土墙背坡面的交角(度)
。 δ —— 挡土墙背坡面与挡土墙背面填土之间的内摩擦角(度)
注:公路设计手册《路基》第三篇第三章第二节中的(3-3-2)式。
2.地基土抗剪稳定性验算
地基土的抗剪稳定性验算按式5.5.1-3计算:
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(5.5.1-3)
式中:
Kc2 —— 沿基底面水平方向地基土抗剪强度的滑动稳定系数;
一般情况取Kc2 = 1.30;
当有地震力参与计算时,取Kc2 = 1.10;
; W —— 挡土墙的自重重力(kN)
; Ey —— 挡土墙承受的土压力(或滑坡推力)在竖直方向的分力(kN)
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; γ —— 倾斜基础底下三角形土楔体的容重(kN/m)
; B4 —— 倾斜基础底下三角形土楔体的宽度(m); h4 —— 倾斜基础底下三角形土楔体的高度(m)
f4 —— 倾斜基础底下地基土的摩擦系数;
。 Ex —— 挡土墙承受的土压力(或滑坡推力)在水平方向的分力(kN)
注:参考公路设计手册《路基》第三篇第三章第二节中的(3-3-2)式。
5.5.1.3 设有防滑凸榫时的滑动稳定系数Kc
设置防滑凸榫也是增加抗滑稳定性的一种措施。如图5.5.1-3所示,在基础地面设置一个与基础连成整体的榫状凸块,利用榫前土体所产生的被动土压力以增加挡土墙的抗滑稳定性。凸榫的深度Ht根据抗稳定的要求确定,凸榫的宽度按凸榫截面强度的要求确定。因此,
既要验算抗滑稳定性,也要验算凸榫截面强度。
图5.5.1-3 防滑凸榫抗滑稳定计算简图
1.滑动稳定系数Kc
设置防滑凸榫的抗滑稳定性验算按式(5.5.1-4)计算:
(5.5.1-4)
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(5.5.1-5)
式中:
Kc —— 沿防滑凸榫底面水平方向地基土抗剪强度的滑动稳定系数;
一般情况取Kc = 1.30;
当有地震力参与计算时,取Kc = 1.10;
; Ht —— 基底下防滑凸榫的高度(m)
; ep —— 基底下防滑凸榫前的被动土压应力平均值(kPa); ζ1 —— 墙趾处基底的压应力(kPa); ζ2 —— 墙踵处基底的压应力(kPa)
; ζ3 —— 防滑凸榫前缘处基底的压应力(kPa); B2 —— 防滑凸榫前缘处到墙踵处的水平距离(m)
f —— 防滑凸榫面处地基土的摩擦系数;
; Ex —— 挡土墙承受的土压力(或滑坡推力)在水平方向的分力(kN)。 θ —— 防滑凸榫面处地基土的内摩擦角(度)
注:
1. 公路设计手册《路基》第三篇第三章第二节中的(3-3-3)、(3-3-4)式; 2. ζ1、ζ2按普通的力学方法计算。
2.防滑凸榫截面强度的验算(暂无)
本系统暂未做防滑凸榫截面强度的验算,希望用户按下面的方法分别计算出弯矩控制时的凸榫截面宽度Bt1和剪力控制时的凸榫宽度Bt2,取二者及构造尺寸的大值作为凸榫设计容许的最小宽度。
凸榫截面的宽度Bt(m): 1)按截面上的弯矩控制计算
(5.5.1-6)
2)按截面上的剪力控制计算
(5.5.1-7)
(5.5.1-8)
式中:
; Bt1 —— 按防滑凸榫截面上的弯矩控制防滑凸榫截面的宽度(m)
; Bt2 —— 按防滑凸榫截面上的剪力控制防滑凸榫截面的宽度(m); Bt —— 取Bt1、Bt2取中的大值,并且不能小于构造尺寸(m)
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(m); ht —— 基底下防滑凸榫的高度(既上式中的Ht)
; ep —— 基底下防滑凸榫前的被动土压应力平均值(kPa)
; [ζWJ] —— 基底下防滑凸榫材料(混凝土)的容许弯曲拉应力(kPa); [ζj] —— 基底下防滑凸榫材料(混凝土)的容许剪应力(kPa)
其它符号同上。
注:
1. 参考公路设计手册《路基》第三篇第三章第二节中的(3-3-5)、(3-3-6)式; 2. 防滑凸榫的构造要求(如图5.5.1-4):防滑凸榫的高度ht≥30(cm)。
图5.5.1-4 防滑凸榫构造要求
5.5.2 倾覆稳定性验算
绕墙趾点的抗倾覆稳定,如图5.5.2-1,按式(5.5.2-1)计算
(5.5.2-1)
图5.5.2-1 倾覆稳定计算简图
式中:
K0 —— 挡土墙绕墙趾的抗倾覆稳定系数;
一般情况(包括计算荷载)取K0 = 1.50, 抗震设计时取K0 = 1.2;
; W —— 挡土墙的自重重力(kN)
; Zw —— 挡土墙的自重重力的重心到倾覆计算点的水平距离(m)
; Ey —— 挡土墙承受的土压力(或滑坡推力)在竖直方向的分力(kN)
; Zx —— 挡土墙承受的土压力在竖直方向的分力到倾覆计算点的水平距离(m)
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; Ex —— 挡土墙承受的土压力(或滑坡推力)在水平方向的分力(kN)
; Zy —— 挡土墙承受的土压力在水平方向的分力到倾覆计算点的竖向距离(m)
。 Zw —— 挡土墙承受的土压力在竖直方向的分力到倾覆计算点的水平距离(m)
注:公路设计手册《路基》第三篇第三章第三节中的(3-3-7)式。
5.5.3 地基应力与偏心距验算
基底偏心距的验算时的允许值:
土质地基B/6;岩质地基B/5;坚硬岩质地基B/4。
5.5.3.1 偏心距e
(5.5.3-1)
式中:
,基底的合力偏心距应满足下列要求: e —— 挡土墙(基础)底截面的偏心距(m)
(1)土质地基,e ≤ B/6;
(2)软弱岩石地基,e ≤ B/5; (3)不易风化的岩石地基,e ≤ B/4;
; B —— 挡土墙或基础底截面的宽度(m)
,顺时针为正; Mall —— 作用挡土墙上全部荷载对墙或基础墙趾的弯矩(kN/m),向下为正; Wall —— 作用挡土墙上全部竖向荷载之和(kN)
; Zn —— 地基反力的合力作用点到挡土墙墙趾的距离(m)
Mall与Wall分别计算如下:
(5.5.3-2)
(5.5.3-3)
式中:
; W —— 挡土墙的自重重力(kN)
; Zw —— 挡土墙的自重重力的重心到墙趾点的水平距离(m)
; Ey —— 挡土墙承受的土压力(或滑坡推力)在竖直方向的分力(kN)
Zx —— 挡土墙承受的土压力(或滑坡推力)在竖直方向的分力到墙趾点的水平距
; 离(m) ; Ex —— 挡土墙承受的土压力(或滑坡推力)在水平方向的分力(kN)
Zx —— 挡土墙承受的土压力(或滑坡推力)在水平方向的分力到墙趾点的竖向距; 离(m)
其它符号同上。
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