挡墙设计

3.1 加筋土挡墙设计 1、简介 本手册提供了包括TENAX土工格栅加筋土建造垂直面挡墙或者是接近垂直面（>800）挡 墙的设计方法。把土工格栅加入土中就形成了一种加筋复合结构，使其能抵抗高的压缩和拉伸 应力，土工格栅加筋件通过阻止拉伸变形而提高土的性能。 加筋土技术是上千年的老概念，使用的加筋材料各异，从竹子到钢筋，从树枝到土工格栅， 经验证明，加筋的合成材料具有更耐用、应力更大、设计上更合理的特点。 使用 TENAX土工格栅设计、建筑加筋挡土墙的主要优点是建筑方便快速，不需要有经验 的工匠，最终的整体结构有柔韧和延展性，允许地基有不同的沉降而不出现破坏。 本设计手册包含用 TENAX土工格栅安全、经济地设计垂直的加筋土结构。 2、TENAX土工格栅 TENAX土工格栅是有椭圆长孔的连续格栅结构，用耐久性最好的聚合物经挤压和纵向拉 伸而成。TENAX土工格栅由高密度聚乙烯制成，化学性质稳定，不受紫外线影响，在土中能 抗老化。 TENAX土工格栅是整体式结构，分布均匀。产品由连续工序制成，以便挤压出土工格栅 节点，产品具有交叉方向的杆，与纵向的筋条联成一体，以形成整体结构的土工格栅，可以通 过阻抗和磨擦机制来接收传输应力，达到加固土的目的。 土应力是通过内锁入土工格栅开孔中交叉杆的承受力和通过土——土工格栅表面剪切应 力传输的。 高应力纵向筋条可以提供结构整体寿命的长期拉伸力和抵应变时的高拉伸模量，以便与土 的模量相容。 TENAX 土工格栅已在世界的许多实验室进行过机械性能和物理性能测试。TENAX 在挡 土墙中使用，比其它材料的挡墙相比性能更优良，施工简便，可以省下许多费用。 3、加筋土挡墙设计 本设计手册使用了“反向连接楔形分析”的设计方法，对土——土工格栅结构性能具有很 好的评估。这种方法安全、经济，被许多人推荐使用。 “反向连接楔形分析”使用极限平衡方法分析了整体结构，使工程师可以确认破坏点的“距 离”。 设计由四个连续的步骤分析所有不同类型的可能破坏组成（图 1）。 1）外部稳定性分析 假设加筋土——土工格栅是一个刚性体，承受着传统挡墙破坏机制，如滑动、倾覆和承受 力破坏。 此设计将得出加筋面积。 2）外部稳定性分析 本分析通过土——土工格栅的容重来确定要求的土工格栅的抗拉强度和最少的层数以及 最小长度，以确保加筋体的刚度。典型的内部稳定性分析是：土工格栅层布置图、土工格栅过 拉伸破坏和土工格栅的拔出破坏。 3）局部稳定性分析 此分析主要针对弧形挡墙，保证混凝土完整而不凸出，局部稳定性分析为：表面连接、凸 出和最大未加筋高度。 4）整体稳定性分析 31 此分析针对全部结构进行，包括回填土和地基土，必须根据传统的斜坡稳定性进行分析， 例如 Bishop的部分改进方法。分析时推荐使用的最小安全系数介于 1.3—1.5之间。 第十一章将详细介绍整体稳定性分析。 图 1 加筋土挡墙的潜在破坏机理 墙壁的几何形状用几个参数进行定义，包括总高（h）、嵌入高度（d）、顶部斜坡（β） 和超载负荷分布（q）。 要求的墙壁嵌入深度根据具体的工地条件确定，如冰冻深度、墙角斜坡类型、地基中有无 膨胀粘土、地震活动情况等。要求深度通常为 0.5米，约为高出墙壁露出的高度的 10%。 如果在建筑墙壁时保持露出，最后才覆盖，嵌入高度应加到露出的墙壁高度上，以计算墙 壁的总高度(h)。除非墙壁顶部立即覆盖嵌入高度，露出的高度即为总高度。墙壁总高度在本 手册中是用于计算的高度。 通过计算合适的有效土压力系数(Ka)和使用外部回填土稳定性分析中加筋层端部的墙高 度，并考虑顶部回填土的存在。 顶部回填土斜坡极大地影响着要求的土工格栅的长度和数目，有时可安全方便地增高墙 壁以减小顶部斜坡角度。此角度必须比回填土的磨擦角小，否则必须用土工格栅加筋此区域。 但是，此设计步骤对小于 200的顶部斜坡角度比较准确。当墙壁的斜坡回填太长时，则必须精 确地进行整体稳定性分析。 超载负荷是垂直的，可以认为是均匀分布在顶部表面的整个长度上，一般介于 5—10Pa。 点负荷的处理更为复杂，本手册不做讨论。 表面系统是设计加筋土挡墙的主要因素之一，所使用的带有加筋土土工格栅的表面系统必 须以其功能、美学、建造、施工简易性和寿命进行选择，与土工格栅连接的系统类型是相当重 32 要的。 表面系统必须置于坚固的地基上，如水平的加固混凝土板或高度压实不透水的碎石地基 上。上述地基对于混凝土板是 0.15---0.4米，对于碎石地基是 0.3---0.6米。 4、TENAX Nuraghe挡土墙系统 TENAX Nuraghe 挡墙系统，由混凝土砌块组成，是专门为结构表面和土加筋的土工格 栅表面而开发的(见图 2)。 混凝土砌块置于填实良好的土上，不需使用灰浆，每一个混凝土砌块能固定另外的混凝土 砌块，这是它特别的形状决定的。 混凝土砌块表面可以呈曲线，有很好的装饰效果。没有土的压力，混凝土砌块可以自行稳 定，因此不需用要任何安装结构件，混凝土砌块本身就起到土工格栅加筋土体建筑结构件的作 用。TENAX Nuraghe 挡墙系统可以使用任何专门开发的这种混凝土砌块建筑。特别是图 2 所示的 TENAX Nuraghe混凝土砌块是与 TENAX土工格栅一起生产使用的。 混凝土砌块在其顶部表面和底部表面有一个 30mm 高的槽，这些槽增加了连续垂直面之 间的剪切连接，以保证在建筑墙壁时对齐。在混凝土砌块的侧面，有一凹凸连接点，使其可以 以垂直轴旋转，并允许有微小的移动。 内部的两个腔必须填入微粒的排水土，以便让水流过且完全与土工格栅互锁。 图 2 TENAX NURAGHE 局部挡土墙系统使用的混凝土块示例 5、土特性 土的土工技术特性用含水单位重量、内摩擦角和粘聚力进行定义。必须分辨出加筋土、回 填土和地基土的特性。 在计算侧向土应力时，出于安全考虑，加筋土和回填土的粘聚力被忽略。 使用 TENAX 土工格栅加筋土的主要优点是可以使用工地的填土，不管是微粒土还是细 土。但在使用非自由排水土时必须小心，如果在加筋体内部或附近，必须辨别地下水的类型， 在加筋区域背后必须建有排水系统。此排水系统可以由复合土工材料层（如 TENAX TNT ）、 集水管系统或两层非织物过滤纤维之间的自由排水微粒土组成。必须把它设计成能防止形成任 何可能静态水压的系统。如果所设计的墙表面是不透水的，则必须在墙壁表面设计额外的排水 系统。在墙面有雨水或水流时，必须设计出墙面的被动排水系统。厚厚的顶部土覆盖层是密封 好主要表面过滤问题的良好解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 6、TENAX土工格栅设计特征 土加筋的主要因素是加筋层的拉伸力及其从周围土传输和接收应力的能力。TENAX土工 格栅能与土互锁并在土结构内产生承受力分布的成份以加固土。此承受部分就是土工格栅的交 33 叉杆，它们是整体连接在纵向条上的，完全把土应力传输到土工格栅上，在交叉杆和纵向条之 间不可能有移动。TENAX土工格栅的拉伸连接应力远比设计的力大得多。 TENAX土工格栅用在各种土中：从细土到颗粒土、从粘性土到摩擦土的直接滑动和拉出 系数大，这些特性建造的加筋土挡墙要求的加筋长度小，在开挖、填实、移土和施工时省时省 钱。 TENAX土工格栅的长期设计强度是通过综合的常量负荷拉伸测试而确定的。这些测试运 转超过 10000小时，其结果推断使用寿命超过 100年。 TENAX土工格栅的长期设计强度约为最大抗拉强度的 40%。 TENAX土工格栅直接滑动系数（Cds）用直接剪切装置的 0.3m×0.3m接触面积综合测试 确定。在该剪切箱上用不同的垂直应力分析测试了所有TENAX土工格栅和所有代表性土种类 的性能。 其结果用每种主要土的滑动系数表示。 相同种类的测度在大拉出箱中进行，以便确定拉出土——土工格栅系数（Cpv）。 在设计加筋土挡墙时，在结构的全部高度上分布好加筋层相当重要，一般说来，加筋层间 隔不超过一米，否则就不能正确地加固该区域。土工格栅两层之间的间隔随填土的质量和颗粒 尺寸而提高。例如，如果需要加筋软土，就不要选择最大强度的土工格栅，而应选择多层的、 强度低一些的，因为加筋层数增多将使土工格栅—土的整体交互作用更好。 有时面饰系统使土工格栅的覆盖率低于 100%，情况可能是在墙面后面有垂直柱子的木材 挡墙。土工格栅覆盖率是土工格栅面积和应加筋的整体水平面积之间的比率。 为了达到最佳性能，该比率必须大于 75%。 土工格栅破坏平面的整体滑动系数（Cg）是土工格栅覆盖率的一个函数。 Cg =I-R·(I- Cds) (1) 其中： Cg是整体滑动系数 RC是土工格栅覆盖比率 Cds是土—土工格栅的直接滑动系数 如果是初使用 TENAX土工格栅进行设计，建议使用表 1中列出的系数，这是用不同种类 的土通过综合测试得出的。 表 1a TENAX单向土工格栅的典型土—土工格栅直接滑动系数Cds 最小 最大 砾石 0.90 1.00 砂子 0.85 0.95 粉沙 0.75 0.85 粘土 0.70 0.80 表 1b TENAX单向土工格栅的典型土----土工格栅的抗拉拔系数Cpo 最小 最大 砾石 0.90 1.50 砂子 0.85 1.20 粉沙 0.75 1.00 粘土 0.70 0.90 必须使用表 1中的系数和下列方程求出抗剪切应力： '' φστ tgCdsnds ⋅⋅= (2) 34 （3） '' φστ tgC ponpo ⋅⋅⋅= 2 7、推荐安全系数 必须使用不同的安全系数，根据“极限平衡理论”分析确定下陷条件下的距离。 用 TENAX 土工格栅设计典型的加筋土垂直挡墙的推荐安全系数见表 2。 表 2 推荐使用的安全系数 FS 整体稳定性 FSg=1.30÷1.50 FS 墙壁滑动 FSS=1.50 FS 墙壁倾覆 FSo=2.00 FS 承受力破坏 FSb=2.00 FS 土工格栅过拉伸 FSt=1.50 FS 土工格栅抗拉拔力 FSp=1.50 FS 表面剪切 FSsc=1.00÷1.50 FS 土工格栅连接 FScs=1.00÷1.50 必须根据具体的工地条件，如墙的几何形状、土类型、建筑类型、建筑步骤、工程整体 寿命和结构的临界状态调整安全系数。 8、外部稳定性分析设计步骤 土工格栅加筋土挡墙的设计用“回拉楔形法”进行，最好用郎金的土压力和应力分布理论 为依据，此分析被认为是能很好代表 TENAX土工格栅加筋土挡墙的一个。 在进行外部稳定性分析时，为简便和安全起见，则忽略墙角地基的被动阻力和回填土的垂 直主动力，把它们当作零处理。 在开始设计前，必须弄清或确认下列资料（见图 3）。 A） 导入墙的几何结构 墙总高……………………………………h（m） 垂直过载负荷……………………………q（Kpa） 顶部倾斜角度……………………………β（0） 墙的填土高度……………………………H（m） 压实厚度…………………………………S（m） 土工格栅的最大间隔……………………M（m） 土工格栅的第一层高度…………………h1（m） 砌面系统角度…………………………… )(oω 墙地基斜度………………………………α ( 0 ) B） 导入加筋土（r）、回填土（b）和地基土（f）的参数 含水重度……………………………… fbr γγγ ,, （kN/m 3） 内摩擦角……………………………… )(,, ofbr fφφφ 粘聚力………………………………… （kPa） fbr ccc ,, 墙——土摩擦角……………………… )(oδ 35 C） 导入 TENAX土工格栅设计参数 TENAX土工格栅种类…………………………… 21 tt , 长期设计强度……………………………………LTDS 1，LTDS （kN/m） 2 土工格栅抗拉拔系数………………………………C po 土工格栅滑动系数…………………………………C ds 土工格栅覆盖率……………………………………R c 图 3 墙的几何结构和土质参数 8.1 土压力系数的计算 具有倾斜顶部填土角度 β 的垂直挡墙的主动土压力系数（K ）由下列公式计算： a K =a 22 22 )(cos)(coscos )(cos)(coscos cos φββ φβββ −+ −− (4a) （使用郎金理论） 或： K =a ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ++⋅−+ −⋅++⋅−+⋅+ ++ )cos()cos( )sin()sin(1)cos()(cos )(cos 2 2 βαωδαω βφδφδαωαω αωφ 4b） （使用库仑理论） 有几个机构，包括 FHWA和 AASHTO推荐用郎金理论进行内部稳定性分析，FHWA推荐 用库伦理进行外部稳定性分析。库伦理论给了考虑墙的真正几何形状的可能性，包括表面倾斜 度ω和地基倾斜度α。另外，郎金的理论表明过多地估计侧向土压力。 如果加筋土和回填土的内摩擦角 rφ 和 bφ 不同，那么必须计算出加筋的主动土压力系数 36 K 和回填土主动土压力系数 K 。 ar ab 为了使设计更可靠一些，TENAX工程使用最多的是方程（4a）中的郎金土压力系数。 请以图 4为参考。 顶部倾斜墙的回填土高度（H）的计算方程式为： H=h+L βtan⋅ （5） 回填土侧向主动力（F ）过载负荷（F ）和两项总和（F ）用下列方程计算： db qb tb F = （6） db 250 HK bab ⋅⋅⋅ γ. F = （7） qb HKq ab ⋅⋅ F tb = F + F （8） db qb 在给定离地基的墙的高度（y）的情况下，以上力用下列公式计算： F （y）= （9） db 250 )(. yHK bab −⋅⋅⋅ γ F （y）= （10） qb )( yHKq ab −⋅⋅ F tb（y）= F （y）+ F （y） （11） db qb 以上力的水平力可以根据郎金—库伦土压力理论计算。 在第一种情况下，土重力和过载力是墙的倾斜角度 β 造成的，水平分力可以由下列公式计 算： βcosdbdbh FF = （12） βcosqbqbh FF = （13） 在第二种情况下，上述力倾斜一个角度（ αωδ −− ），水平分力用以下公式计算： )cos( αωδ −−= dbdbh FF （14） )cos( αωδ −−= qbqbh FF （15） 总水平力 F 为： tbh F tbh = （16） qbhdbh FF − 整体土——土工格栅直接滑动系数（c ）用方程（1）计算。 g 为简化确定外部稳定性安全系数的计算步骤，则限定下列常数： ·单位宽度的加筋土的容重（W ）和回填土容重（W ）： r b W =r rhL γ⋅⋅ （17） 37 W = （18） b βγ tan. 250 Lr ⋅⋅ ·单位宽度的垂直过载负荷（Q）为： Q=q·L （19） 图 4外部稳定性分析 8.2 墙沿地基滑动分析 加筋土和地基土的剪切应力必须足够大，以抵抗回填土和外部负荷施加到加筋体上的水平 应力。必须选择土工格栅试验性长度及土工格栅第一层高度，土工格栅长度应超过墙高度的 60%，土工格栅第一层高度一般应介于 0~0.4m之间。 沿墙地基的抗滑动破坏安全系数（FS ）的计算公式为： s FS =s tbh kbr F QWW φtan)( ++ （20） 其中： ),min( frk φφφ = （21） 如果在建筑开始时就嵌入墙壁，则 rk φφ = （21 bis） 8.3 沿第一层土工格栅的滑动分析 必须在第一层土工格栅高度（h 1）上也进行滑动分析，以确定加筋长充是否合适，进行此 分析，必须考虑整体土—土工格栅的相互作用系数。 沿第一层土工格栅抗滑动破坏的安全系数由下式可得出： FS =s )( tan)( 1 1 hF CWQWW tbh grbr ⋅−++ φ （22） 其中W 1是墙地基和第一层土工格栅之间单位宽度的加筋土重量， 在 y= h 时用 方程(9)÷(16)得出： )( 1hFtbh 1 38 W =1 rhL γ⋅⋅ 1 (23) 8.4 墙脚周围的倾覆分析 墙脚周围的倾覆破坏安全系数 FS 通过对比土重量与超载负荷的阻抗力矩和回填土主动 力的主动力矩而确定(图 4)，如果计算出的安全系数比要求的低，必须增加实验长度。 o FS =o HFF LWQW qbhdbh br ⋅⋅+⋅ ⋅⋅+⋅+⋅ )( )( 32 433 (24) 8.5 地基承受力分析 承受力破坏安全系数 FS 根据 Meyerhohoff分布理论计算，该理论指出，地基应力分布可 以假设为有效长度 L '图 4上均匀分布，计算如下： b L ' =L-2e （25） 其中“e”为墙地基上的作用力的偏心度。“e”必须比土工格栅长度除以 6要小，以避免 地基的拉伸应力（在这种情况下，地基的作用力落在地基本身的惯性中心的内部）。 e= 66 32 L QWW LWHFF br bqbhdbh <++⋅ ⋅−⋅⋅+⋅ )( )( （26） 根据 Meyerhoff理论，地基土最大承受能力 Q 用下列公式计算（通常墙壁嵌入高度（d） 设为 0）， 根据古典土工技术理论（Vesic）计算。 ult γNNN cq ,, Q ult = qfffc NdeLNcN ⋅⋅+⋅−⋅⋅+⋅ γγγ )(. 250 (27) )tan(tan 24 φπφπ +⋅= ⋅eNq (28) φcos)( 1−= qc NN (29) φγ tan)( 12 +⋅= qNN (30) 施加到墙地基的垂直压力（Q ）为： a Q =a eL QWW br ⋅− ++ 2 （31） 承受力安全系数（FS b）通过比较最大承受力和施加的垂直压力来计算： FS b= a ult Q Q （32） 8.6 外部稳定性分析最终确认 用方程 20，22，24，32计算出的安全系数必须比设计要求的要大，设计加筋土挡墙的推 荐安全系数列表（2）中。 另外，建议用方程（26）验证。 39 如果没有检验其中一个方程，则建议用下列方式改进设计。 A） 增加土工格栅加筋长度 B） 增加墙高度，以减少顶部斜坡角度 C) 选择摩擦系数大的填土 D) 选择更重的填土 E) 增加墙的嵌入高度 9、 内部稳定性分析的设计步骤 在进行内部稳定性分析的同时，为了使所设计的加筋体内部稳定，土工格栅层必须能够承 受垂直墙后填土引起的所有拉伸应力和过载负荷，而没有产生过大拉伸变形。内部稳定性分析 可确定要求的土工格栅类型和数量，可以验证加筋层长度是否能抵抗拉拔。 9.1 过应力拉伸破坏分析 定义好一个土工格栅层分析过应力破坏，根据郎金的理论，破坏表面是假设在与垂直面倾 斜（45- 2 rφ ）且穿过墙脚和墙面两层土工格栅的每个间点纵剖面。根据 Christoper等人之见， 对于顶部斜坡度介于（0~20°）的垂直墙面，这是准确的。 土工格栅的上升高程必须是填土升高厚度或面墙单位高度的倍数。这样有利于简便且加速 建筑步骤并降低成本。 图 5土工格栅过应力分析 最大容许力 P通常由加筋阻力确定，或由土工格栅内与其结构相似的最大变形确定。土工 格栅容许阻力用最大力 T 和安全系数 FS 确定，由几部分安全系数相乘得出。 ult grid junctionchemicalicalbioonconstructicreep ult grid ult allow FSFSFSFSFS T FS TT ⋅⋅⋅⋅== log （33） 对于 TENAX土工格栅，由蠕变试验得知长期设计强度 LTDS，节点强度验证条件： 501.⋅> LTDSFjunction （34） 40 所以： =1.0 junctionF 因此,土工格栅的以上方程变为： chemicalicalbioonconstructi allow FSFSFS LTDST ⋅⋅= log （35） TENAX土工格栅部分推荐安全系数在表 3和表 4中综述。 表 3不同类型土的 FS onconstructi 土类型 微粒尺寸 FS onconstructi 粉砂和粘土 <0.06mm 1.00 粉煤灰 1.00 细砂和中粒砂 0.06÷0.6mm 1.00 粗砂和细砾石 0.6÷6mm 1.00 压碎的砾石 6÷60mm 1.00 碎石和尖石 1.00 表 4 TENAX土工格栅推荐安全系数 FS junction 1.00 FS chemical 1.00 FS icalbio log 1.00 FS creep 2.6÷2.8 FS junction等于 1.0，因为 TENAX土工格栅的性质有节点试验测定，并由方程（34）验证。 生物和化学的安全系数等于 1.0，因为 HDPE这种聚合物化学性质稳定，在一般土壤中能 抗生化腐蚀。 建筑安全系数（FS ）是施工缺陷、运输、堆放、建筑损坏和填土类型的一个函数。 onconstructi T ult与 FS 比率为土工格栅的长期设强度。 creep 长期设计强度 LTDS是土工格栅蠕变现象的一个函数，对工程的设计寿命很重要，这是在 蠕变测试后求出的。表 5列出了 TENAX土工格栅在不同温度下的长期设计强度（LTDS）值。 表 5 TENAX土工格栅在不同温度的长期设计强度（kN/m） 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ TT201 19.1 16.4 13.2 11.9 TT301 27.6 23.5 18.9 17.0 TT401 34.0 30.6 24.5 22.0 TT601 42.0 38.1 30.6 27.5 TT701 46.7 42.0 33.7 30.2 设计阻力T 由容许阻力 设计安全系数 FS 的比确定，其值介于 1.05~1.50之间。 des desallowT = / FS （36） desT allowT des 41 由主动土楔块和过载负荷引起的加筋土的总主动力 F 用下式计算： r F r = arr Khqh ⋅⋅+⋅⋅ ).( γ50 （37） 加筋土中两层土工格栅之间的中点高度 m i上的总主动 F （y）用下式计算： r F r（m i）= ariir Kmhqmh ⋅−⋅+−⋅⋅ )(])(.[ γ50 （38） 水平分力 F 和 F （m i）根据朗金—库仑理论计算。 hr hr 达到内部稳定的要求的最小加筋层数（N ）是： min N min = roundupcdes thr RT FSF ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⋅ ⋅ （39） 其中 FS t为过拉伸破坏安全系数， 为土工格栅面积覆盖率，最小土工格栅数在理论上 足够加固填土，但由于土工格栅是置于填土上的，又是填实间隔层的倍数，而不是加筋强度的 最理想位置，所以必须增加这一数值。 cR 土工格栅层必须沿墙高程间隔开，但考虑到在底部的水平应力更大，所以要求的间隔高度 必须比接近墙顶的要小，对于全部高程面板的墙，第一层的土工格栅必须置于比地基填层更高 的填层上，以提供更大的阴抗力矩，防止墙面倾斜，另一方面，对于混凝土面墙，在地基上铺 设一层土工格栅将增加其稳定性，提高地基的承受能力。 所选的两层土工格栅之间的填土上升次数为： n1，n 2，n ，⋯，n i，⋯，n 通常是： 3 n n n （40） ≤i 1+i 两层土工格栅层的土工格栅层（h i）和中间高度（m i）由下列公式计算： h1，h 2，h ，⋯，h i，⋯，h h i = （41） 3 n ∑ = ⋅ i n n sn 1 m1，m ，m ，⋯，m i，⋯，m n m i =2 3 2 1++ ii hh （42） 这里：h =m =0 0 0 假设单层土工格栅承受的总侧向水平力 F ，它等于在所考虑的土工格栅两个中点之间增 高处与上下两处之间计算出的郎金水平主动力之差，则： gi F =gi )()( 1 ihrihr mFmF −− （43） 土工格栅层过拉伸安全系数 FS 则由下列公式计算： ti FS ti = des gi T F （44） 42 必须考虑每个增加高度 h i和型号 t 计算所有土工格栅层的过拉伸安全系数，当所有上述 过拉伸破坏安全系数 FS 大于所需安全系数 FS t时，则根据过拉伸破坏分析来加固墙。如果 上述任何一个安全系数不足够大，则需根据以下建议进行改进。 j ti A） 减少土工格栅间隔 B） 增加土工格栅层数 C） 使用长期抗拉强度更大的 TENAX土工格栅 D） 使用摩擦性更好的填土 E） 综合上述 A）至 D）或其它具体工地条件可能的措施 9.2 土工格栅拉拔破坏分析 一旦确定了土工格栅的布置平面图，就要进行土工格栅拉拔破坏分析，以确定土工格栅长 度是否适合于承受设计负荷 F 。穿过墙脚的郎金破坏线把土工格栅长度分为两部分。一部分 在主动楔块 L 处接近墙面，另一部分嵌入图 6 所示的阻力区域 L e。试验表明，对于有“可 伸长”加筋件的垂直墙，如土工格栅，破坏十分接近郎金破坏线。 gi a 破坏表面可以穿过墙脚的一个平面定义确定，它与垂直面呈一个（45- 2/2φ ）的倾斜角。 工作土工格栅长度 L ai和嵌入土工格栅长度 L ei由下式计算 L = h i·tan（45-ai 2/2φ ） （45） L = L i - L （46） ei ai 其中 L i 为土工格栅层在高度 h i上的具体长度。 图 6 土工格栅拉拔分析 抗拉拔力是土和土工格栅之间的剪切应力以及互锁入土工格栅小孔内的土和交叉方向土 工格栅条之间的被动阻力提供的，土工格栅的抗拉拔特性用土——土工格栅的拉拔系数C 表po 43 示。 嵌入加筋长度 L ei上的拉出力 F 的计算公式为： ri F =2ri rvieipo LC φσ tan⋅⋅⋅⋅ （47） 其中： ei ei rivi L Wqhh ++⋅−= γσ )( （48） 以及： eiriaiei LLLW ⋅⋅⋅+⋅= γβtan)(5.0 （49） 在土工格栅高程低于墙高的 2/3 时，土工格栅长度 L i 必须等于或大于墙地基加筋体长度 L。对于更高层土工格栅，则可谨慎地减少加筋长度。 每一土工格栅层的拉拔安全系数 FS 的计算式如下： pi FS =pi gi fi F P （50） 所有土工格栅层的拉拔安全系数必须比设计要求的大。如果达不到，则用以下方法调整： A） 增加土工格栅的长度 B） 增加拉拔安全系数小的地方的土工格栅长度 C） 减少土工格栅之间的间隔而减少土工格栅层上的主动水平应力 D） 通过减少土工格栅高度而增加土工格栅层上的垂直应力 vσ 10、弧形挡土墙单元的局部稳定性 当使用弧形单元（如混凝土砌块）建筑表面时，那么就必须进行其它分析以确保面墙的稳 定性。 开始设计前，必须弄清下列数据： 砌块单元高度（m） H u 砌块单元深度（m） B u 表面至重心的距离（m） G u 弧形挡土墙的倾斜度（°） ω 墙地基的倾斜度（°） α 砌块单元和土工格栅之间的视在最小抗剪强度 （峰值和使用值）（kN/m） a u，a’ u 砌块单元和土工格栅之间的视在最小抗剪强度 （峰值和使用值）（kN/m） a cs，a’ cs 砌块单元间的视在摩擦角（峰值和使用值) （°） u λ ， u 'λ 44 砌块单元和土工格栅间的视在摩擦角（峰值和使用值) （°） u λ ， u 'λ 加筋体和砌块单元间的最大连接强度（kN/m） S ，S’ (max)c (max)c 砌块单元之间和砌块单元与加筋层之间的视在抗剪强度直接用剪切试验确定，剪切试验可 以定义堆砌的弧形单元表面剪切强度和正常压力之间的关系。在进行试验时，每一层混凝土块 之间可以放入土工格栅，也可不放入土工格栅。混凝土砌块底层应侧面限制，而顶层要受恒定 垂直压力的作用。 界面要受恒定速度的移动剪切，直到出现破坏为止。 记下峰值和移动 10mm 的视在剪切强度，响应的剪彩切应力与所施加的垂直应力用图形 绘出，以便推断，确定视在摩擦角度。 直观分辨弧形单元挡土墙，土和土工格栅复合系统的结构性能很大程度上取决于局部稳定 性，并受建筑步骤的影响。墙体和土工合成材料加筋体之间必须有足够的结合强度和刚性。另 外，土工合成材料加筋体必须垂直间隔，以使侧向力安全地低于墙体的剪切力。 在分析三个主要破坏方式时，有必要定义“绞接高度“（hinge height）的概念。 绞接高度（hinge height）与砌块单元的最大数目有关，砌块单元可以在一个倾斜（ αω + ） 但不倾覆的面上堆叠成柱（图 7）。 绞接高度（hinge height）H 通过墙地基底部的总力矩确定，在计算时（h αω + ）必须大 于零。 H =h )tan(/]cos)tan5.0[(2 αωαα +⋅⋅⋅−−⋅ uuu HGB （51） 其中： B =墙体宽度 u H =墙体高度 u G u =填入土的砌块单元表面到重心的距离 图 7 绞接高度（hinge height） 下面几章中将使用的砌块单元柱的单位宽度重量的计算公式为： uuhw BHW ⋅⋅= γ （52） 45 其中： uγ =填入土的加筋体的单位体积重量 10.1 表面连接强度 在每个土工格栅高度 h i上，加筋件和砌块单元之间的表面连接必须有足够的连接强度， 以防止由于拉伸力 F （i）的作用而引起的加筋层滑动。这是一个保守的土工格栅连接性能评 估，因为加筋层内的最大施加拉伸负荷 F （i）出现在其与内部破坏表面的交接处，而不是出 现在墙的背后，除非接近墙脚。 g g 每个加筋高度 h i上的土工格栅连接强度 S 受作用于表面上的墙体重量W 的影响 (图 8)，其表达式为： )(ic )(iw S （i）=c cswcs iWa λα tancos)( ⋅⋅+ （53） 图 8表面连接强度 任一土工格栅层高的连接强度是否充足是通过使之与最大施加加固拉伸负荷 F (i)相比较 确定的，其表达式为： g )(/]cos)([)( iFiSiFS gccs α⋅= （54） 其中 (i)时土工格栅连接强度安全系数。 csFS csFS (i)的大小可以通过减小加筋层的垂直间隔而得到增大。 10.2 抗表面凸出 当墙体不能维持在其上或其下的加筋块的相对位置时，就出现凸出现象。一个加筋块与另 一个加筋块的相对位置通过抗剪维持，所以对所有的加筋土挡墙，所有单元必须有足够大的抗 剪力以抵抗施加在加筋层之间的理论水平土压力。凸出抗力由施加侧向压力，加筋垂直间隔和 墙体间的抗剪强度大小决定。 46 在图 9 中，任何表面上的剪切力 V (i)受作用于表面上且执行绞接高度的墙体单元重量 W (i)的控制。 h w V (i)=h αλα sin)(tancos)( ⋅+⋅⋅+ iWiWa wwu （55） 根据结构临界状况，可以使用峰值参数或状态参数。 每个墙中间高度 m i的总水平土力 F (i)用方程（24）计算。 tb 图 9 凸出表面 施加在每个加筋层上的最大拉伸力 F (i)可以用方程（28）计算。 g ]})()([)(/{)cos()( )(ngggtbhfb FiFiFiFViFS +⋅⋅⋅⋅⋅⋅++−⋅= α （56） FS (i)是表面凸出安全系数。 fb FS(i)的大小可以通过改变土工格栅之间垂直间隔增加层数而增大。 10.3 砌块单元的最大未加筋数 必须检查最高加筋高度上的砌块块单元，以确保其成为独立支撑的挡墙，检查墙上部高度 滑动和倾覆破坏方式与传统墙的分析相同。 设主动土力 F 的水平分力 F 作用于未加筋墙高度上，剪切力 V (i)作用于最后加筋层 上，则有： tb tbh h tbhhsc FVFS /= (57) 墙脚抗倾覆通过计算安全系数 FS 而评定。安全系数 FS o是加筋土墙墙脚的总抗力矩与 总主动力矩的比率。 o FS = (58) o dr MM / 47 如果发现 和 FS 值达不到要求，则可能在接近长度约为高度 70%的墙顶附近加上 另一加筋层，从而减小未加筋墙的高度。 scFS o 10 总体稳定性分析 墙壁结构和临近土的整体物质移动叫作整体稳定性破坏。参看图 10，加筋土挡墙的安全系 数计算公式： ogoogsgl MMFSMMMFS //)( +=+= (59) 其中： M 抗剪强度的稳定力矩 s M 土工格栅抗拉强度的稳定力矩 g M 不稳定力矩 o FS o未加筋墙（无土工格栅）安全系数 M 、M 、FS o可以用 Bishop的改进方法或其它方法进行计算。 s o 土工格栅抗拉强度的稳定力矩计算公式如下： M = （60） g i i ai bxF ⋅∑ )( 其中： F ai (x)=第 i层土工格栅中破坏表面切断点的拉力 b i =土工格栅拉伸力臂 整体稳定安全系数一般介于 1.3~1.5之间。 图 10所示为通常用作计算 F (x)剖面。 a 图 10整体稳定性分析 3.2 TENAX NURUGHE 挡土墙施工指南 48 1、 必须挖出地基土，直到墙的剖面层为止 2、 确保地基土承受能力达到或超过设计值 3、 在开挖区域应填入压实加填材料，用振动压实机压实为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的 95% 4、 如施工图所示，必须铺设一层厚度至少为 100mm的混土层，以确保第一层混凝土砌块铺 设在水平面上，并与地基达到完全接触 5、 必须在要求的长度上铺好开卷的土工格栅，并在端部用骑马钉固定 6、 第一层混凝土砌块必须置于混凝土铺层和土工格栅上，并检查是否水平，是否对齐。第一 层对墙的整体稳定相当重要。混凝土砌块是并列铺墙上的 7、 可以用绳或钢丝进行对齐 8、 用自由排水较好沙子或砾石填入混凝土砌块，用填土盖住土工格栅，盖时略微高出混凝土 砌块，并用 95%标准蒲氏密度压实 9、 铺上第二层土工格栅，然后铺上第二层混凝土砌块，重复上述 5—8步，直到达到墙顶 10、 必须采取预防措施，检查混凝土砌块的水平和垂直对位状况，一般建筑速度约为 100 块/每天 49