水泥土挡墙支挡结构抗倾覆稳定性分析

水泥土挡墙支挡结构抗倾覆稳定性分析 1 2 3 夏炎 ,蒋明星 ,尚兵 1 2 ( 南京军区空军工程建设局 ,南京 210007 ; 解放军第四五四医院 ,南京 210002 ; 3 )南京军区南京总医院 ,南京 210002 [ 摘 要 ] 指出了目前水泥土桩墙支挡结构抗倾覆稳定验算中的不合理现象 , 分析了这种支挡结构不同类型的倾覆失稳 机理 , 在考虑墙体与土体之间的摩擦力和墙底土体性质的基础上 , 建立了新的抗倾覆稳定验算公式 , 并对影响抗倾覆稳定的 因素进行了分析 。 水泥土桩墙 ;倾覆失稳机理 ;因素分析 [ 关键词 ] + ( ) [ 中图分类号 TU476 . 4 文献标识码 A 文章编号 1005 - 6270 200402 - 0053 - 02 Soil Reta in inAnalsis for Overturn inResistant Sta bil itof Ce ment - gyg y Wall’ s SuortinStructureppg XAI Yan J IANG Mi n- xi nSHANG Bi ng g g 概述实际上 , 若墙体顶部没有附加超载 , 考虑到墙体重 1 水泥土桩墙支挡结构必须满足抗倾覆稳定要 度与土体重度相差无几 ,可以不考虑墙体沉陷过大 求 。现行的抗倾覆稳定验算方法是沿用重力式挡土墙 造成的失稳 。对于墙体帄移造成的滑动失稳 ,由于 的方法 , 假定墙在主动土压力作用下绕墙趾转动 , 求其机理比较简单 , 验算方法明确 , 通过采用相应的 出各力对墙趾的抗倾覆力矩及倾覆力矩 ,定义前者与 措施 , 完全可以避免这类现象的发生 。相对而言 ,后者之比为抗倾覆稳定系数 ,要求其不小于 1. 5 ,即 : 墙体的倾覆失稳机理就要复杂得多 ,因此对于墙体 的倾覆失稳需要作进一步的分析 。 挡墙的倾覆失稳有三种可能情况 : 式中 : W 为墙体重力 ; B 为墙体宽度 ; Ea 、ha 分 别为主动土压力及其力矩 ; E、h分别为被动土压 p p 力及其力矩 。 () Φ 图 1 为根据式 1计算的不同 c 、值时的 K,q ( ) h曲线 h为开挖面以下的桩体长度,从曲线可以看 00 到 :当 h较小时 , K随 h增大而减小 ,即墙体入土深 0 0 q 图 2 水泥土桩墙倾覆失稳机理 ,抗倾覆稳定系数 K越小 ,很显然这是不合情 () 度越大 绕墙趾倾覆 图 2b: 当墙下地基土较坚硬 , 墙 q 理的 ,很多专家学者也注意到了这一点 ,因此 ,有必要 体具有足够抗滑能力时 ,可能会出这种情况。 绕 对这种抗倾覆稳定验算方法进行改进 。() 墙踵倾覆 图 2c: 当墙下土体很软时可能 会出现这种情况 。 () 绕墙底下某一点转动倾覆 图 2d: 在墙体转 动过程中转动点会逐渐由墙趾向墙踵方向移动 ,这 是一种更一般的情况 。 由此分析可以看到 ,在墙体倾覆转动点由墙趾 向墙踵方向的移动过程中 , 抗倾覆稳定系数 K会 q 因绕墙趾的抗倾覆力矩转化为倾覆力而降低 。因 图 1 传统方法抗倾覆稳定系数 K, h0 曲线 p( ) 此按式 1计算的抗倾覆稳定系数并不一定属于最 危险的情况 , 无疑会给工程设计留下隐患 , 这就是 水泥土桩墙支挡结构失稳机理分析2 ( ) 按式 1计算 K的又一不合理的地方 。水泥土桩墙支挡结构在重力和主动侧土压力q [ 收稿日期 20042 03210 的作用下 , 如果不发生强度破坏 , 其失稳的一般形 态见图 2a 所示 ,可能兼有滑动 、沉陷及倾覆三者。 () [ 作者简介 ]夏炎 ,男 , 196,4 南京军区空军工程建设,,工程师。局 另外在计算抗倾覆稳定系数 K 时没有考虑 体与土体之间的摩擦力 : q ( ) Φ ( ),也是按 F = c ?h + h - z + E t? a n5 墙体与土体之间实际存在的摩擦力的影响 1 0 0a Φ ( ) 式 1计算 K 不完善的地方 。F 2 = c ?h 0 + Et? a n( )6 q p Φ 3 计算抗倾覆稳定系数的改进 式中 : c 、为土体抗剪强度 , h 为基坑开挖深度 , ( ) 如图 3 a所示 , 墙体绕墙趾转动倾覆时 , 作用 h 0 为墙体入土深度 , z 0 为墙后土体的张裂缝深度。 地基土反力的确定 : 实际上 , 对于作用在墙 4. 2 于墙体上的力有 : 墙体重力 W 、墙体后侧主动土压 趾与转动点之间的地基土反力 ,其大小不仅与地基 力 E 、开挖侧被动土压力 E、墙背与土体之间的 a p 土的性质有关 ,而且与墙体的位移有关。 在墙体绕() 摩擦力 F 1 方向向下、墙前与土体之间的摩擦力 墙底某点转动倾覆破坏时 , 墙趾必陷入地基土中 , () F 方向向上。由此定义抗倾覆稳定系数 :2 使地基发挥出极限承载力 ;当然发挥的程度会有所 不同 , 即墙底的地基反力为非均匀分布 , 但为计算 简单起见 , 仍按均匀分布计算 , 其大小可按魏西克2 ( ( ) 再考虑墙体绕墙踵转动倾覆的情况 如图 3 Ve sic极限承载力公式计算 :( ) ) b所示, 作用于墙体上的力有 : 墙体重力 W 、墙 后侧主动土压力 E 、开挖侧被动土压力 E、开挖 a p ( ) 侧墙面与土体之间的摩擦力 F 2 方向向上、墙背 () 与土体之间的摩擦力 F 1 方向向下、墙底地基上 的反作用力 P 。由此定义抗倾覆稳定系数 : 当然 也可根据其它可靠的试验资料或计u p 算方法确定 。 4. 3 转动点位置的确定 : 转动点位置的确定是一 对于墙体绕墙底下任意某点转动倾覆的情况 , 因为转动点的位置与土质条件和 件很困难的工作 (() ) 如图 3 c所示, 作用于墙体上的力有 : 墙体重力挡墙结构等因素有关 , 而对某一个具体的工程实例 , W 、墙后侧主动土压力 E 、开挖侧被动土压力 F 、a 1 则只会有一个转动点 。实际上 ,对工程实际而言 ,我 ( ) 墙背与土体之间的摩擦力 F 2 方向向下、开挖侧们最关心的是最危险状态下的抗倾覆稳定系数 。 () Φ F 方向向上、墙底地墙面与土体之间的摩擦力图 4 计算了不同 c 、值时的 K 与转动点之 2 q ( ( 基 上 的 反 作 用 力 P 作 用 点 在 转 动 点 与 墙 趾 中间的变化关系 其中开挖深度 h = 5. 0m , 墙体宽度 ) ) 间。由此定义抗倾覆稳定系数 :B = 3. 5m , 墙体入土深度 h 0 = 6m。从曲线上看 , 每种情况下 K 只有一个最小值 , 这个最小 K 对 q q 应的状态就是挡墙结构的最危险状态 ,因此我们有 理由将这个最小的 K 定义为该挡墙结构的抗倾q ( 覆稳定系数 在下文中的 K 均采用这种方法求q ) 得。 (Φ 从图 4 我们还可以看出 :随着 值增加 即土体 ) 由软变硬, 最小 K对应的转动点位置也由墙踵向 q 墙趾方向移动 ,与前述的墙体倾覆失稳机理相符 。 图 3 水泥土桩墙抗倾覆稳定系数计算图 ( ) 很显然 , 当 B 1 = 0 , B 2 = B 时 , 式 4就变为式 ( ) ( ) ( ) 3; B = 0 , B = B 时 ,式 4就变为式 2。 2 1 由此 图 4 水泥土桩墙抗倾覆系数与转动点关系 ( ) 可见 , 式 4就是水泥土桩墙支挡结构抗 图 5 是采用了上述定义的 K 之后得到的 K q q 倾覆稳定系数的一般 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达式 。 与墙体入土深度 h 0 之间的关系 。从图中可以看到 :分析与讨论4 采用上述定义的 K 之后 , 基本克服了有时随 h 0q ( ) K 需解决三个问题 : 对式 4而言 ,要计算q Φ 增加而 K 反而变小的缺陷 。但对 值较大的情q 墙体与土体之间摩擦力的计算 : 由于目前有 4. 1 况仍不尽如人意 , 分析其原因 , 可能是土压力的计 ()关 的试验资料缺乏 , 可以采用下述方法计算墙下转第 57 页 μ 出建议 ,合理建议通过项目管理企业以命令的形式 织是具有地域性的机构 、公司和专业人士 , 通过信 发出 。矩阵 —职能式示意图如图 2 。 息技术来组建临时或永久的组织 ,以提供互补的核 心竞争力 、共享资源来实现对建设项目的完善管 理 。不同建设项目的虚拟管理组织的参与方可以根 据项目特点与要求不断变动 ,但要充分利用信息技 术 ,作到跨地区 、跨专业的资源与智力共享。这种组 织关系使得建设项目管理企业的业务范围具有弹 性及机动性 ,能很好地适应未来建设项目管理企业 的业务特点 。 参考文献 图 2 矩阵 ———职能式组织形式示意图 1 成虎 . 工程项目管理 . 中国建筑工业出版社 ,2001 建设项目的虚拟管理组织2. 2. 3 2 王早生访谈录 . 培育发展工程总承包和工程项目管工业时代的组织都是有形的 , 集中在一个地 ( ) 理企业 . 建筑经济 ,2003 3: 3,7 方 ,具有功能化、 层次化和实体化的特点 ,但随着市 3 王卓甫 . 工程项目管理 . 河海大学出版社 ,2002 场的竞争与国际化发展 ,实体组织开始不能适应市 李骏骅 . 论建筑 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 企业的 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 创新 . 建筑管理现4 场多样化的要求 。随着信息技术的普及 ,进入信息 ( ) 代化 ,2003 1: 5,8 王卓甫 , 边立明等 . 工程建设市场呼唤建设项目管理 5 化时代以后 , 要充分发挥信息技术的特点 , 发展建 公司 . 建筑经济 设项目的虚拟管理组织 。建设项目的虚拟管理组 ()上接第 54 页 墙体宽度之间的关系曲线 。从图中可以看出 ,当 φ 值较小时 , K 随墙体宽度增大而增大 ,基本呈线性q 关系 , 但增加幅度较小 , 当 值较大时 , K 也随墙 φ q 体宽度增大而增大 ,但增加幅度较大 。 结论6 沿用重力式挡土墙的方法来计算水泥土桩6. 1 图 5 水泥土桩墙抗倾覆系数与墙体入土深度关系 ,存在随墙体入土深 墙支挡结构的抗倾覆稳定系数 算模式与实际有差别的缘故 。 54 p 度增加而抗倾覆稳定系数减小的不合理现象 ;忽略 5 抗倾覆稳定系数的影响因素分析 墙体与土体之间实际存在的摩擦力是不完善的 。 6. 2 仅按绕墙趾一点来计算水泥土桩墙支挡结 构的抗倾覆稳定系数 , 不考虑墙底土体性质的影 响 ,对工程设计而言存在不安全隐患。 6. 3 针对不同的倾覆失稳机理 , 在考虑墙体与土 体之间实际存在的摩擦力和墙底土体性质之后 ,建 图 6 水泥土桩墙抗倾覆稳定系数与土体抗剪强度关系 立的计算水泥土桩墙支挡结构抗倾覆稳定系数法 ,图 6 是水泥土桩墙抗倾覆稳定系数 K 分别 q 克服了上述不合理现象 。与土体抗剪强度 c 、之间的关系曲线 。从图中可 φ 以看出 , K 随 c 值增大而增大 , 基本呈线性关系 ; 参考文献q K 也随 值增大而增大 ,基本呈指数关系增加。 ( ) 1 建筑基坑支护技术规程 GJ G120 - 99, 中国建筑工 q φ 业出版社 ,1999 2 龚晓南 , 高有潮 . 深基坑工程设计手册 . 中国建筑工 业出版社 ,1998 3 宰金璋 . 水泥土挡墙的变形及计算 . 第四届全国地 基处理学术讨论会论文集 ,1995 4 刘建军等 . 水泥土抗拉强度 、抗剪强度和应力 ———应 变性质的试验研究 . 深层搅拌法设计 、施工经验交流会论 文集 . 中国铁道出版社 ,1993 图 7 水泥土桩墙抗倾覆稳定系数与墙体宽度关系 5 黄强 . 深基坑支护工程设计技术 . 中国建筑工业出 版社 ,1995 图 7 表示水泥土桩墙抗倾覆稳定系数 K 与 q