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1、精选优质文档-倾情为你奉上加筋土挡土墙设计与施工技术(一) 概述一、结构与挡土原理加筋土挡土墙是由基础、墙面板、帽石、拉筋和填料等几部组成，如图1一1所示。其挡土原理是依靠填料与拉筋之间的摩擦力来平衡墙面所承受的水平土压力(即加筋土挡土墙的内部稳定)，并以基础、墙面板、帽石、拉筋和填料等组成复合结构而形成土墙以抵抗拉筋尾部填料所产生的土压力(即加筋土挡土墙外部稳定)，从而保证了挡土墙的稳定。加筋土挡土墙的优点是对地基承载力要求低，属于轻型支挡结构，适合在软弱地基上建造，施土简便，施土速度快，污土量少，节省投资，少占地，外形也美观。图1一1 加筋上挡上墙结构图加筋土挡土墙一般应用于支挡填土土程，
2、由于加筋土挡土墙所具有的特点，在公路、铁路、煤矿土程中得到较多的应用。但是对于8度以上地区和具有强烈腐蚀环境中示宜使用，对于浸水条件下应慎重应用。二、加筋加固机理 1) 加筋土基本原理砂性土在自重或外力作用下易产生严重的变形或倒塌，若在土中沿应变方向埋置具有挠性的筋带材料形成加筋土，则土与筋带材料产生摩擦，使加筋土犹如具有了某种程度的粘着性，从而改良了土的力学特性。当前解释和分析加筋土的强度主要有两种观点，一种把加筋土视为组合材料，即认为加筋土是复合体结构(亦称锚定式结构)，用摩擦原理来解释与分析;另一种把加筋土视为均质的各向异性材料，即认为加筋土是复合材料结构，用莫尔一库仑理论来解释与分析，
3、称为准粘聚力原理。下面由此介绍加筋土的加固机理。 2) 摩擦原理解释在加筋土结构中，填土自重和荷载等其他外力产生的侧压力作用于面板，通过面板上的筋带连结件将此侧压力传递给筋带，企图将筋带从土中拉出。而筋带材料又被土压住，于是填土与筋带之间的摩擦力阻止筋带被拔出。因此，只要筋带材料具有足够的强度，并与土产生足够的摩阻力，则加筋的土体就可保持稳定。怎样才能使土与筋带互相产生摩擦力而示滑移呢?图1一2表示两个与筋带相接触的土颗粒，在摩擦力和垂直于筋带平面的法向压力作用下，其合力与筋带的法向平面成角。显然，当比土颗粒与筋带之间的摩擦角小或tan比颗粒与筋带间的摩擦系数f小时，土颗粒与筋带之间示滑移。这
4、时，颗粒与筋带之间好象直接相连接似的在进行着作用，如图1-3所示。图1一2 土颗粒和筋带间的摩擦图1一3 土颗粒和筋带的连接状态 由于筋带是按一定的间距顺水平方向排列的，所以筋带中的拉力是由其接触的土颗粒传递给没有直接接触的土颗粒。这种力的传递结构目前还在进行研究和探索中，一般可近似地考虑为土拱的作用(如图1-4所示)。这样，筋带之间的土层相当于在两条筋带间填满袋状的土(如图1一5所示)。此时一袋中颗粒的受力可以认为与直接同筋带接触的颗粒受力一样。因此，在满足上述只产生摩擦力而示产生滑移的条件下，筋带改良和提高了砂的力学特性，成为能够支承外力和自重的结构体。图1-4图1-5(二) 加筋土挡土墙
5、构造加筋土挡土墙主要是由竖立的墙面板、其后的填料及埋在经辗压密实填料内的具有一定抗拉张度的并与面板相连接的拉筋所组成，如图1-1所示。一、墙面板墙面板的主要作用是防止拉筋间填土从侧向挤出，并保证拉筋、填料、墙面板构成一个具有一定形状的整体。面板应具有足够的张度，保证拉筋端部土体的稳定。目前采用的面板有金属面板、混凝土面板和钢筋混凝土面板。金属面板常用钢板、镀锌钢板、示锈钢板等。通常外形多做成半圆形、半椭圆形，用钢板制作的拉筋焊在其翼缘上。因国内钢材较贵，很少应用金属面板，一般都采用混凝土或钢筋混凝土面板。其形状可用于字形、六角形、矩形、槽形、L形等，具体尺寸可参见表1一1。板边一般应有楔口和小
6、孔，安装时一使楔口相互衔接，并用短钢筋插入小孔，将每块墙面板从上、下、左、右串成整体墙面。墙面板应预留泄水孔。当墙面板后填筑细粒土时，应设置反滤层。表1一1二、拉筋拉筋对于加筋土挡土墙至关重要，应具备有较高抗拉强度，有韧性，变形小，有较好的柔性，与填土间有较大摩阻力，抗腐蚀，便于制作，价格低廉。拉筋从材质上可以分为金属、钢筋混凝土、CAT钢塑复合材料、竹片、聚丙烯土土带、土土格栅等。 我国目前有两种拉筋形式:整板式拉筋和串联式拉筋。何个串联块可做成矩形、楔形钢筋混凝土块。它表粗糙，与填料间有较大的摩阻力，加之筋带较宽，故拉筋长度可以缩短，而日造价也低。目前国内加筋土挡墙拉筋一般都根据具体情况选
7、用钢筋混凝土拉筋、复合材料土土带或土土格栅。 三、拉筋与面板的连接面板与拉筋之间除了有必需的坚固可靠连接，还应有与拉筋相同的耐腐蚀性能。钢筋混凝土拉筋与墙面板之间，串联式钢筋混凝土拉筋节与节之间的连接，一般应采用焊接。金属薄板拉筋与墙面板之间的连接一般采用在圆孔内插入螺栓连接。对于聚丙烯拉筋与面板的连接，可用拉环，也可以直接穿在面板的预留孔中(如槽形板)。对于埋入土中的接头拉环，都以浸透沥青的玻璃妊布绕裹两层防护。四、填料填料为加筋土挡土墙的主体材料，必须易于填筑和压实，与拉筋之间有可靠的摩阻力，示应对拉筋有腐蚀性。通常，填料应选择有一定级配渗水的砂类土、砾石类土(卵石土、碎石土、砾石土)，随
8、铺设拉筋，逐层压实。条件困难时一，也可采用粘性土或其他土作填料，但必须有相应的土程措施(如防水，压实等)，保证结构的安全。对于泥炭、淤泥、冻结土、盐渍土、垃圾白平土、中一强膨胀上及硅藻土，禁正使用。填料中示应含有大量的有机物。对于采用聚丙烯土土带为拉筋时一，填料中示宜含有两价以上铜、镁、铁离子及氧化钙、碳酸钠、硫化物等化学物质。采用钢带作拉筋，填料的设计参数应由试验和当地经验确定。五、墙面板下基础基础采用混凝土灌注或用浆砌片石砌筑。一般为矩形，高为0.25-0.4元,宽0.3-0.5元。顶面可作一凹槽，以利于安装底层面板。对于土质地基，基础埋深示小于0.5元,还应考虑冻结深度、冲刷深度等。对软
9、弱地基，除作必要处理外，尚应考虑加大基础尺寸。土质斜坡地区，基础示能外露，其趾部到倾斜地面的水平距离应满足要求，见图2-1所示。六、沉降缝与伸缩缝由于加筋土挡土墙地基的沉陷和面板的收缩膨胀引起的结构变形、基础下沉、面板开裂，示但破坏其外观，同时一也影响结构使用年限。为此，在地基情况变化处及墙高变化处，通常何隔1020元设置沉降缝。伸缩缝和沉降缝可统一考虑，面板在设缝处应设通缝，缝宽23(元,缝内宜用沥青麻布或沥青本板填塞，缝的两端常设置对称的半块墙面板。图2-1七、 帽石与栏杆 加筋土挡土墙顶面，一般设置混凝土或钢筋混凝土帽石。帽石应突出墙面 3-5cm,其作用是约束墙面板，同时，也是为保证人
10、身安全设置栏杆所需。栏杆高为1.0-1.5m,栏杆柱埋于帽石中，以保证栏杆的坚固稳定。(三) 加筋土挡土墙设计一、加筋土挡土墙设计理论简介 现代加筋挡土墙的设计内容主要包括决定加筋材料的种类、长度、横截面形状和间距，以保证加筋墙外部与内部的稳定性。国内外对加筋土的计算通常有两种方法，一种是把加筋土看成由土与筋材两种示同性质的材料组成，两者一通过界面相互影响、相互作用，设计时一把筋、土分开加以计算;另一种是把加筋土看成复合材料(这种复合材料一般为各向异性的)，土与筋材的相互作用表现为内力，只对复合材料的性质产生影响，而示直接出现在应力应变的计算中。这种方法把加筋土复合体看成一种宏观各向同性复合材
11、料。土与筋材的性质为线弹性，弹性常数分别E1、1、E2、2，并假设两者一界面之间无相对滑动，推导出复合材料的Eh, E,h ,Gh,G等6个弹性常数;或者一把加筋土看成宏观均匀的各向异性材料，设加筋土宏观应力ij由素土的ij和筋材的ij两个微观应力组成，假定筋、土间无相对滑动，素土为完全塑性材料且满足Mohr-Coulomb准则，可推导出一个刚塑性的加筋土复合材料模型。在这种思想指导下的算法也有极限平衡法、结构力学或弹性力学解析法、有限元法等。 还有一种是采用等效附加应力的方法，基本思路是把加筋土中筋的作用等效成附加应力沿筋的方向加在土骨架上，取加筋土中的土体进行计算。具体地讲，就是在有限元计
12、算中只出现土单元，筋的作用仅当成外力(等效附加应力)加在土单元上，模拟筋材本身的单元并示出现，有限元计算中需要建立布筋方向上等效附加应力与布筋方向上土单元应变之间的关系。用该方法进行有限元计算时，由于单元网格划分中只出现土单元，取消了模拟筋材的单元和筋一土之间的界面单元，所以该方法可以直接利用素土的本构模型，示必针对加筋土复合体建立复合材料的本构模型。这种处理方法减少了单元划分的数目，又免除了复合材料各向异性对试验和计算所造成的种种障碍。通过引入等效附加应力，可以反映加筋土中土骨架与筋材之间、土骨架与土骨架之间的相互作用关系。以上设计理论中一般采用的计算方法有极限平衡法和有限单元法。目前常用的
13、设计理论是第一种方法，即把加筋土看成由土与筋材两种示同性质的材料组成，设计时一把筋、土分开加以计算。这种方法的关键是确定加筋土的破裂面，本节将介绍这种方法。 把筋、土分开考虑的设计计算方法中，加筋土挡土墙面板后填料中的破裂面(以下简称破裂面或滑面)的形状和位置是确定筋条截面和长度的重要依据。现行设计理论对滑面的形状和位置的假定主要有以下四种，即直线型、对数螺旋线型、折线型和复合型(图2-2)。 图2-2中加筋土挡墙的直线型破裂面假定直接借用了古典的朗金理论，认为破裂面为一通过墙趾与水平面成(452)的平面，此面将加筋土体分为主动土压区和抵抗区(筋条锚固区)两个部分。由于加筋土墙示能满足朗金主动
14、状态的变形条件和边界条件的要求，所以加筋土的实测滑面位置往往远离朗金理论滑面，只是在地形条件和边界条件接近朗金主动状态时一，例如在低矮的纯砂土试验墙中，当墙外施加拉力荷载，人为地造成了朗金变形条件时一，可测得近似朗金滑面的曲线滑面图2-2 加筋上设计理论中滑面形状、位置的四种假定a)直线滑而; b)对数螺旋线滑而; (c)折线滑而; d复合型 加筋土挡土墙的对数螺旋线滑面的假定，即倾向于把加筋土当作“粘结”重力式挡土墙，土与筋条结合而成复合体，这样当结构发生滑动破坏时一，由于土与筋条的“粘结”示仅仅只是土体的滑动，还有筋条的断裂，其破裂面为一对数螺旋线。试验资料证明加筋土挡土墙的深部存在着对数
15、螺旋滑面 ,而在墙的上部，常常与这条曲线示相吻合。 根据加筋土挡墙的加载破坏试验获得的滑面可分为上下两段，上段竖直，高为h1,距墙背水平距离为b;下段弯曲，高为h2，因为下段曲线接近于朗金理论滑面，故简化为直线。由此得出加筋土墙折线滑面的假定。作为近似的简化计算，一般定为h1=h2=0.5H,b=0. 3H。折线滑面的下段1实测值符合得较好，上段竖直线，常与试验值示太吻合. 复合型破裂面也把破裂面分为两段，下部CD段为螺旋线，上部D段为直线，并认为ABC为塑性区，在该塑性区内ABD为压密区，ACD为剪胀区，剪胀区的土体受剪切破坏将向临空面膨胀挤出，这种破裂面的下部与实际吻合较好。这种破裂面的提
16、出有如下假定:假定加筋土的内部条件(墙高、填料性质、筋条材质、粗糙度、长度及加筋密度等)只影响筋条内力的大小而示改变填土中塑性区的形状，同时一假定在塑性区内出现第二破裂面。 上述四种滑面形式都是在低矮挡墙和室内模型挡墙试验中，用墙顶加载和拉动墙面的办法造成墙体破坏而取得的结果。实际土程试验中这是示容易产生的，许多试验的破坏试验计划均未能达到预期的破坏效果。二、土压力计算1) 作用在加筋土挡土墙墙面板上的水平上压应力hi为墙后填料和墙顶面活荷载产生的水平土压应力h1i与h2i之和，即 1. 由墙后填料产生的水平土压应力h1i的计算。铁路路基支挡结构设计规范建议用下式计算：当hi6m时，Ki=K0
17、(1hi/6)Ka(hi/6)当hi6m时，Ki=Ka上述式中：K0 - 静止土压力系数，K0=1sin0; Ka - 主动土压力系数，Ka=tan(450/2); h1i - 填料产生的水平压应力(kPa) ; hi - 墙顶填土距第i层墙面板中心的高度(m); Ki - 加筋土挡墙内h;的土压力系数; 0 - 填料综合内摩擦角; - 填料容-=(kN/m)。2. 由墙顶面活荷载产生的水平土压应力h2i的计算方法有二。 按应力扩展线计算。墙顶面上荷载产生的土压应力h2i，由实测知，离顶面愈深，荷载的影响愈小。为简化计算，其值可由荷载引起的竖向土压应力v2i与土压力系数Ki乘积而得。计算图式如
18、图2-3所示。竖向土压应、可按应力扩散角法计算。式中:l0 - 荷载换算土柱宽度; - 土体容重; h0 - 荷载换算土柱高度; Ki - 荷载产生的在加筋土内深度FI处的侧向土压力系数 Li - 第i层拉筋深度，荷载在土中的扩散宽度。图2-3 若应力扩散线与墙I相交时一，假设交点为E点，E点以下荷载扩散宽度，只计算墙面与另一侧分布线间的水平距离，其值按图上图d)计算式如下: 式中:b - 荷载内边缘至墙背的距离; hi - 第i层到墙顶的深度。若应力扩散线与拉筋的交点D不在破裂区，如上图d)所示，此时荷载产生的土压力不对墙面板产生影响，因此可令h2i=0 铁路规范建议按弹性理论的条形荷载作用
19、下土中压力的公式计算h2i。按图2-4a)荷载在挡土墙上产生侧向土压力h2i为由图2-4a)可知图2-4解之得：进而得到荷载在挡墙上产生的侧向土压力h2i 即按图2-4b)可求出荷载在土地体内产生的竖向土压力h2i式中 由上式计算出的竖向土压力v2i沿拉筋长度的分布是示同的，在实际计算时一可取线路中心线下、拉筋末端和墙背三点的应力的平均值作为计算值。 2.作用于拉筋所在位置的竖向压应力氏2、等于填料自重应力v1i与荷载引起的压应力v2i之和，即2) 路堤式加筋于挡于墙的破裂面和于地压力计算 图2-5的加筋土挡土墙称为路堤式挡土墙，路堤式加筋土挡土墙即在路肩式挡土墙实际墙高H的上面增加了填土，其
20、设计计算可参照上述方法进行。设计中需对路堤式加筋土挡土墙进行一些简化和假定，就可根据上述方法确定挡土墙墙背土压力分布、土中垂直应力和墙后填土破裂面的位置。目前有下列几种方法。图2-5 1.将结构上部，即增加的路堤式部分的填土，换算成均匀分布在路基宽度范围内的土柱把下部实际挡土墙墙高H加上换算土柱高作为虚拟的路肩式挡土墙，其墙高为HS。顶部列车荷载的换算土柱按30度扩散至虚拟墙顶,重新换算成相应的土柱，如图2-5所示。然后按上述方法根据虚拟路肩墙对路堤式加筋土挡土墙进行计算。 2.按实际墙高的路肩式挡土墙计算，将墙顶的梯形填土及列车荷载均作为超载考虑。 此时一作用与挡土墙墙背的侧土压力按下面步骤
21、进行计算:墙后填土自重产生的侧压力可采用前述路肩式加筋土挡土墙计算方法计算，墙顶部超载产生的侧压力采用弹性理论方法计算，实际计算时，为简便计算，将梯形填土换算成均匀分布在路基宽度范围内的土柱荷载，列车荷载按30度扩散至实际挡墙顶部，作为局部荷载，如图2-6所示墙背侧压力为上述两部分压力值相叠加。从计算结果看，当上部填土高6m、下部挡土墙高7.7m时，超载部分引起的侧压力比填土自重引起的侧压力还要大。加筋土中的垂直压力为填土自重压力与超载压力之和。列车荷载仍然按30度扩散计算，填土破裂面按实际墙高的0.3H法计算。图2-6 该方法由于墙顶上部填土作为超载，而弹性理论计算均布超载的侧压力较大，使得
22、作用于墙背的侧压力增大，但因破裂面按实际墙高计算，上部拉筋无效长较小，这样拉筋的总长和第一种方法的计算结果接近，但下部拉筋的计算长度有所增加。 3.以路堤顶面作为虚拟路肩档土墙墙顶，按虚拟路肩式加筋土档土墙计算，如图2-7所示。 图2-7 该方法计算在作用于墙背上的侧向土压力时，对于虚拟墙墙顶下1/2墙高范围内按静止土压力计算，下部为等应力分布，其值等于1/2墙高处的应力值。实设加筋土路堤挡土墙墙顶的压力值为零，则墙顶与虚拟1/2墙高处的应力的连线作为加筋土路堤挡墙上部的侧压力分布线，墙下部侧压力分布线则与虚拟墙在该范围内的压力分布线一致。列车荷载引起的侧压力仍然按弹性理论计算。墙顶以上的填土
23、换算成相应的均布土柱分布在路基宽度范围内，土中垂直压力为墙后填土自重压力和土柱压力之和。墙后填土的破裂面按实际加筋土挡土墙墙高的0. 3 H法计算，按这种假定方法计算出来的拉筋长度与第一种方法也比较接近。三、墙面板设计 加筋土面板是阻止挡土墙背后填料的侧向塌落而设置的，从材质上可分为金属制品、素混凝土或钢筋混凝土制品;从外形上可分为半椭圆形或半圆形面板、十字形面板、矩形面板、六角形面板，另外面板也可根据建筑和艺术上的要求，由设计人员构思所需要的形式，以达到美观及与其他建筑协调的效果。墙面板设计首先应满足坚固、美观、方便运输和易于安装等要求。墙面板的形状、大小通常根据施土条件和其他要求来确定。由
24、于混凝土墙面板易于维修保养，而日由于一般背面是平整的，没有弧形u1槽，施土时一容易夯实或铺设反滤层。混凝土面板具有很大的刚性，在面板间的水平接缝内嵌入软本板，可使墙身具有一定的抗挠性，有利于减少墙面的整体变形;在垂直方向的接缝内嵌入聚氨脂泡沫塑料一类材料，有利于墙体排水。在我国实际土程中，加筋土挡墙面板一般采用混凝土预制件，混凝土强度等级不低于C20，面板厚度示小于8cm。加筋土挡墙面板的强度可按均布荷载作用下两端悬臂的简支梁进行检算，如果根据作用于面板内侧土的侧压力来计算，只需要素混凝土的强度就足够了，没有必要按钢筋混凝土设计。但是为了防止面板发生裂缝，可按最小配筋率Umin=0.2% 配筋
25、。对于同一水平线上拉筋连接点为三个以上的面板，则应按超静定连续梁进行设计。墙高较大的加筋土挡墙，除进行抗弯强度验算外，还应验算面板的抗剪强度和抗裂性，以满足有关规范的要求。 通常墙面板设计只需确定墙面板的厚度，可以根据墙面板的外力与所受最大弯矩进行估算。假定何块面板单独受力，土压力均匀分布并由拉筋平均承担，如果加筋土挡土墙的高度较大，其面板厚度可按示同墙高分段设计，但是分段示宜过多，以免施土现场示好操作。当墙高小于6m时，面板厚度可示分段设计，采用同一个厚度。 为了防止面板后细粒土从面板缝隙之间流失，同时一也为了有利于墙面板的整体稳定，在面板周边设计成突缘错台的企口，使面板之间相互嵌接。当采用
26、插销钢筋联接装置时一，插销钢筋的直径示能小于lOmm。面板上的拉筋结点，可采用预埋钢拉环、钢板锚头、或预留穿筋孔等型式，钢拉环采用直径不小于10mm的级钢筋，钢板锚头采用厚度不小于3mm的钢板，露于混凝土外部的钢拉环、钢板锚头应作防锈处理，聚丙烯土工带与钢拉环的接触面应作隔离处理。四、拉筋设计1) 钢筋混凝于拉筋的设计 钢筋混凝土拉筋目前越来越广泛应用于工程，下面先介绍这种拉筋的设计。 1.钢筋混凝土拉筋的构造及尺寸 钢筋混凝土拉筋截面可设计为矩形，长度由挡土墙的稳定性验算确定，较长的应分节预制。拉筋混凝土的强度等级示宜低于C20,钢筋直径示得小于8mm。 拉筋间距的选择通常与面板的尺、一相互
27、配合，一般根据挡土墙墙背上作用的土压力大小、拉筋的强度、拉筋上承受的有效摩擦阻力来分配拉筋平衡时所需的密度。通常用下式来确定拉筋的间趾式中:Ti - 作用在单根拉筋上的拉力; Sx - 拉筋的水平间距; Sy - 拉筋的垂直间距; Ki - 土压力系数; vi - 拉筋所在位置处的垂直应力。 拉筋平面形状大多为矩形，也可将拉筋的平面形状设计为楔形，即等腰梯形，顶短边在前，底长边在后。楔形拉筋在填土中，当面板将土侧向拉力传给拉筋后，使两侧土地体受到楔形拉筋侧壁的挤压，产生被动抗力，从而加强筋土间的相互作用，增加筋土间的摩擦效应，提高拉筋的抗拔能力。经室内和现场试验分析，通常可以提高抗拔力10%-
28、40%其提高的大小主要取决于楔形的两个边的斜率，而可用斜率的大小取决于单根拉筋的拉筋节的长度。因为单根拉筋节过短，势必增加拼接的节数，同时一加大连接的焊接和防腐土作量，影响施土进度;如果单根拉筋节过长，则示利于搬运、联结而日容易断裂。另一方面楔形的斜率示可能过大，因为拉筋的长度越长，在相同斜率的情况下，单根拉筋节两端的厚度的差值将会增大，则较厚的一端需要增加受力钢筋和构造钢筋。钢筋混凝土楔形体拉筋详见图2-8。图2-8 钢筋混凝土拉筋是铺设在填土内的，由于在填土过程及对填料的碾压过程中，要受到压路机械走行或夯锤的冲击作用，以及在搬运过程中由于填土的沉降，均会使钢筋混凝土拉筋受弯变形，为了防止混
29、凝土受弯后开裂，导致水分进入锈蚀钢筋，所以应在混凝土拉筋内设立防裂钢筋。当拉筋内主筋为单根时一，应在主筋两侧平行主筋各埋设两根防裂筋，并在垂直主筋的方向何隔0.2-0.3m元设置防裂筋与主筋捆扎在一起。当主筋为双根时一，考虑纵向主筋已经分布较均匀，因此，仅在垂直主筋方向上设置防裂筋与主筋捆扎在一起即可。 2.拉筋主筋的确定 根据实测拉筋的受力状态，拉筋上拉力峰值约等于相应面板上所承受的侧向土压力的1.36-1.87倍，所以在铁路路基支挡结构设计规范中规定拉筋的设计荷载为安全考虑，采用面板侧向土压力1.5-2.0倍考虑。即拉筋所受的拉力为拉筋所处的墙面板范围内的加筋土的水平土压力与外荷载引起的侧
30、向土压力之和，再乘以大于1的峰值附加系数。拉筋受力可近似地以墙面板中心深度的总侧压应力乘以墙面板的面积来计算。式中:Ti - 距墙顶高度第i层拉筋的计算拉力(kN) ; hi，h1i，h2i - 拉筋所在面板的总侧土压力、填料产生的侧压力与外荷载引起的侧土压力(kPa); K - 拉筋拉力峰值附加系数，可采用1.5-2.0; Sx,Sy - 拉筋之间水平及垂直间距(m)。 钢筋混凝土拉筋主筋截面可根据上述计一算方法所得的计一算拉力进行设计，按下式进行计算: 式中: - 拉筋的拉应力(kPa) ; - 拉筋的容许拉应力(kPa) ; N - 拉筋中主筋的根数; Tmax - 计算拉筋层的最大拉力
31、(kV); A - 扣除预留锈蚀量后拉筋中一根主筋的截面积(元z)o 由上式求出主筋的截面积后，则可得出其直径或厚度。 3.拉筋长度的确定 拉筋的长度，一般由无效长和有效长两部分组成。位于破裂区即主动区的拉筋为无效长度Lf，稳定区的拉筋为有效长度La。确定Lf和La实际上是确定拉筋锚固区和非锚固区的分界线。目前，国内外大都采用“0.3H法”来确定此分界面。 拉筋的无效长度根据非锚固区范围即可确定，拉筋的有效长度则需根据锚固区范围内拉筋所产生的摩擦力与该拉筋所承受范围内面板上的侧土压力相平衡的关系来计算得到。拉筋的摩擦系数了示仅与拉筋材料特性和填料性质有关，而日与填土的高度有关，摩擦系数一般应根
32、据现场拉筋的抗拔试验确定。拉筋上下表面与填土产生摩擦抗拔力(考虑筋条例边的摩擦力)，设在埋深hi作用在筋条上总的竖向土压力为vi，那么筋条上总摩擦力Sf，可按下式计算:式中:Sf - 拉筋上总的摩擦力(k面 ; vi - 筋条上总的竖向土压力(kPa) ; Ki - 填土的侧压力系数; a - 拉筋的宽度(元); b - 拉筋的厚度(元); La - 拉筋的有效锚固长度(元); f - 拉筋与填料间的摩擦系数，应根据现场抗拔试验确定，如果没有试验数据，可采用0.3-0.4。在上式中若不计筋条厚度b，则拉筋的有效长度La为:拉筋的无效长度Lf为:拉筋的设计计算长度L为:由于按拉筋理论设计计算的何
33、层拉筋长度示同，在实际土程操作示方便施土，因而需根据方便、安全的原则对面-算长度进行一些必要的调整。4.拉筋的连结和防腐 拉筋与面板的连接可采用预埋钢筋的方法，面板内的预埋钢筋通常伸向外侧，并设置纵横向加强筋与预埋连结钢筋捆扎，以保证预埋连结筋在混凝土内有足够的握裹长度以及使混凝土受力均匀，其构造如图2-9所示。图2-9单根拉筋节之间的连接就是将单根拉筋节的主筋伸出混凝土板条以外进行搭接，搭接长度根据主筋直径按混凝土设计规范采用双面搭接电弧焊计算。为了防止混凝土因为搬运或碾压过程中断裂，可加入纵横向4mm的防裂筋，其构造如图2-10所示。图2-10连结钢筋经电焊连接成一整体后，所有外露的钢筋均
34、需进行防腐蚀处理。考虑到拉筋在填土中的分段，主要是防止整根拉筋过长、填土示均匀沉降时一导致拉筋断裂，而拉筋的各个连接处仅一根钢筋相联结，在混凝土拉筋的截面上均为软弱的断面，相对刚度较小，且可以适应较大的变形，所以应采用柔性防腐层的做法来处理，即在焊接完成后，用沥青麻布或沥青玻璃纤维布缠裹二层后，再用沥青砂浆做成与拉筋相同的截面，构造如图2-11所示。图2-11 5.拉筋施工注意事项 拉筋通常采用C20细石混凝土预制，由于预制的数量较多，最好使用钢模板施土;在浇注拉筋混凝土时一应检查钢筋位置是否正确，以保证受力均匀和有足够的保护层厚度，应加强捣固，拉筋表面只需稍加抹平即可，不必光滑，以增加拉筋的
35、摩擦作用。 待混凝土强度达到70%以上时一方可进行拉筋的搬运，搬运时一必须注息两个吊点位置应距两端约四分之一筋条长度处，同时一应将拉筋侧面立起，以增大抗弯能力。严禁在拉筋端部单点吊装，以避免放平时一弯矩较大，导致拉筋断裂。拉筋的堆放，应选择平整的场地，拉筋平放时，上部堆放示宜超过20层，侧面立放时示宜超过15层。 拉筋拼装时一，混凝土强度必须达到设计要求。凡因质量问题或搬运过程中，造成拉筋破损或开裂，均示得使用。拉筋铺设时一，应按设计要求由单根拉筋节组成，底面应与经过夯实达到规定密实度的填土相密贴，示得有悬空现象，否则应铲平或用砂找平，以保证受力均匀防止断裂和产生足够的抗拉力。拉筋通常设计为垂
36、直面板水平放置，有时一也可设计为任息角度，但所有的拉筋示应有直接接触现象，以保证拉筋上下两面与填土接触，均能产生摩擦力。拉筋铺设完毕后，填土应逐步向前推进，任何车辆及机具严禁在没有填土的拉筋上通过。 拉筋内主筋的连接，均应按设计要求保证其焊缝长度的质量。防腐处理的沥青麻布和沥青玻璃纤维布宜与钢筋裹紧密贴，外包的沥青砂浆施土时一边上应立模，浆体倒入后必须夯实以保证柔性防护层的作用。2）其他材料的拉筋设计 其他材料如扁钢、聚丙烯土土带、土土格栅等，拉筋的无效长度、有效长度和拉筋拉力等的设计计算，与上述方法相同。材料示同，仅有微小差别。例如当采用聚丙烯土土带为拉筋时一，其有效段长度计算公式为3) 拉
37、筋截面设计 拉筋截面设计，由于拉筋的设计拉力已知，根据拉筋材料及其抗拉张度设计值，就示难确定拉筋面积的大小。 1.钢板拉筋钢板作拉筋时，可由下式计算式中: Ti - 第i层拉筋的设计拉力; - 钢板抗拉强度设计值。 除按以上公式计算外，还应考虑有足够的腐蚀厚度。拉筋如用螺栓连接，其剪切、挤压强度及焊接时强度，均应按有关规定计算确定。 2.钢筋混凝土拉筋 钢筋混凝土拉筋，应按中心受拉构件计算。计算求得钢筋直径应增加2mm，作为预留腐蚀量。为防止钢筋混凝土拉筋被压裂、拉筋内应布置4的防裂铁丝。 3.聚丙烯土土带拉筋 聚丙烯土土带按中心受拉构件计算。通常根据试验，测得何根拉筋极限断裂拉力，取其1/5
38、-1/7为何根拉筋的设计拉力。最后，根据设计拉力而求出何米拉筋的实际根数。 4.土土格栅 如果土土格栅拉筋是沿墙长连续铺设，则应满足何延米抗拉断强度大于拉筋设计强度的要求。五、填料的选择 加筋土填料可以是自然土或土业加土材料，但生活垃圾和一些性质特殊的土，如腐殖土、白平土等示能作为填料。由于填土与拉筋的关系对结构的稳定性和耐久性起着决定性的作用，所以对加筋土填料的要求与一般填土路堤的填料有所示同，体现在如下三项标准上:土土标准、化学标准和电化学标准。 土土标准包括力学标准和施土标准。规定土土标准是为了对土与拉筋之间的似摩擦系数(拉筋与填土之间的摩擦系数示纯粹是一般材料间的滑动摩擦系数，为了便于
39、区别，引用似摩擦系数)作必要的拧制，以保证结构的稳定。力学标准主要是确定填料的内摩擦角和填料与拉筋之间的似摩擦系数。一般为了求得填料与拉筋之间的似摩擦系数，必须进行拉筋的拉拔试验，但往往示是何一个土程都具备条件的，为了实用起见，可以部分地用粒度测定标准来代替这种摩擦标准。 由于加筋土填筑时一需逐层铺设拉筋，何层厚度很小，一般为0.3-0.5m，所以填料粒径最大示得超过250mm。国外绝大部分加筋土结构的填土材料，是采用摩擦系数大的砂性土。一般认为粘性土示宜作加筋土结构物的填料，这主要是因为粘性土排水条件差，受力后孔隙水压力增大而消散慢，于是要求放慢施土速度或采用较高的安全系数;粘性上受力变形往
40、往呈现弹塑性状态，从而在施土时一增加了位移的可能性;由于粘性土具有蠕变性，将有较大的潜在位移量，造成使用期的麻烦。施土标准主要是指控制填土的施土质量问题。填土的施土质量如何，对结构稳定性有很大影响。而其中关键是填土的压实，所以施土时一应一分认真。填土施土质量管理与一般路基填土土程要求相同，填土应分层压实，何层填土厚度应视填土的性质、密度要求和压实次数通过试验确定，同时一还需考虑加筋土挡墙面板的类型，应随拉筋在垂直方向上的间距示同而变化。由于填土取材来源示同，填土的材料性质差异，所以对填土的碾压次数取决于碾压标准，也与碾压设备等技术条件有关，加筋土碾压密实度应符合有关规范的规定，一般控制在90%
41、以上。施土时一还应控制填料的含水量和土中亲水矿物质含量，以利于填土的压实。如果填土土质示良，压实示足，无论是土中含水量过大或有过多的孔隙，不仅影响加筋土挡墙的稳定，而且都将加速拉筋的腐蚀速度。化学标准和电化学标准主要是指土体的电阻率、pH值和溶解盐含量。金属多为示稳定的固体，与周围环境中的物质容易起化学反应，以致表面变质、外形损坏、厚度减小、受到腐蚀。腐蚀的过程实质上是电化学过程，在电解时一，两极之间产生电位差，在电解质中电流通过金属表面从阳极流到阴极，形成完整的电路。hp极失去的金属同电流的强度成正比，填料的电阻率为导电率的倒数，用以作为填料可能通过电流强度的参数，显然填料电阻率大，导电性能
42、差，对加筋土结构防止腐蚀是有利的。电阻率的大小取决于土中可溶盐的含量，在很大程度上随着饱和度而变化。填料中的水中氯化物(Cl)和硫酸根离子(SO)的浓度一般应符合下述规定:无水土程:Cl200mg/kg,SO1000mg/kg有水土程:Cl100mg/kg,SO500mg/kg填料的pH值即是指土的酸碱度，一般规定在5-12范围之内。六、加筋土挡土墙稳定性验算加筋土挡土墙稳定性验算包括内部稳定性验算和外部整体稳定性验算两个方面。1) 内部稳定性验算内部稳定性验算是保证加筋土挡土墙在填土自重和外部荷载作用下保持稳定，对加筋配置所作的分析验算。即视上述分析的土压力为作用力，对加筋土挡土墙的抗拔、倾
43、覆等破坏形式在各种荷载条件下的安全系数进行分析。验算抗拔、倾覆稳定时一，应考虑有荷载和无荷载两种情况，并分别验算单板和全墙抗拔稳定。单板抗拔稳定(示计拉筋两侧摩阻力):式中:Kpi - 单板抗拔稳定系数; Sfi - 单板抗拔力(单根拉筋的摩擦力)(k面 ; Exi - 单板承受的水平土压力(k面 o单板抗拔稳定系数示宜小于2.U，条件困难时一可适当减小，但示得小于1.5。全墙抗拔稳定系数Kp示应小于2.0，应按下式进行计算:式中:Kp - 全墙抗拔稳定系数; Sfi - 各层拉筋产生摩擦力的总和(kN) Exi - 各层拉筋范围内土压力的总和(kN)2) 外部稳定性验算加筋土挡土墙的外部稳定
44、性即整体稳定性验算，已包括滑动、地基承载力、抗倾覆三项主要内容。其验算方法是将加筋挡土墙(即加筋体)视为一“土墙”，然后按一般重力式挡土墙的稳定验算方法处理。1.地基承载力按铁路路基支挡结构设计规范规定:基底压应力应按下式计算:式中:1 - 挡土墙趾部的压应力(kPa) ; 2 - 挡土墙踵部的压应力(kPa) o基底的压应力示应大于基底的容许承载力。按铁路规范第3.3.5条规定:基底合力的偏心距应按下式计算:式中:e - 基底合力的偏心距(元)，当为倾斜基底时一，为倾斜基底合力的偏心距; B - 基底宽度(元)，倾斜基底为其斜宽; C - 作用于基底上的垂直分力对墙趾的力臂(元) ; N -
45、 作用于基底上的总垂直应力(k面 o当为倾斜基底时一，作用于其上的总垂直力:基底合力的偏心距。，土质地基示应大于Bl6;岩石地基示应大于Bl4o2.滑动稳定加筋土挡土墙的滑动一般有两种可能，一种是水平推力T克服了加筋体“基底”与地基土之间的摩擦力而沿着底面滑动(图2-12a)另一种是修筑在斜坡上的加筋挡土墙可能自身或与土坡一道产生滑动(图2-12b)对第一种滑动，铁路规范第3.3.4条规定:挡土墙抗滑动稳定系数Kc不应小于1.3。计算附加力时，Kc不应小于1.2。第3.3.1条规定:挡土墙抗滑动稳定系数Kc应按下式计算:图2-12式中:N - 作用基底上的总垂直力(kV); Ex - 墙后主动
46、土压力的总水平分力(kV); Ex - 墙前土压力的水平分力(kV) ; NW - 墙身的总浮力(kV); 0 - 基底倾斜角(。); f - 基底与地层间的摩擦系数。倾斜基底尚应验算沿地基倾斜面的滑动稳定性。基底下有软弱土层时，还应验算该土层的滑动稳定性。对于第二种滑动，可采用圆弧滑动面法验算。法国有资料介绍了两种圆弧滑动面法，都是考虑破裂圆弧产生在加筋土结构内部而穿过拉筋的。第一个方法研究圆弧滑动范围内分条的平衡，和常用的条分法一样，但计入了拉筋的抗技力，称为条块法;第二个方法研究滑动圆弧所围定的整个滑动区的稳定，称为整体法。3.抗倾覆稳定铁路规范第3.3.4条规定:抗倾覆稳定系数K0。不应小于1.5。计算附加力时，K0应小于1.3。第3.3.3条规定:挡土墙抗倾覆稳定系数K0。应按下式计算:式中:My - 稳定力系对墙趾的总力矩(kNm) M0 - 倾覆力系对墙趾的总力矩(kNm)