悬臂式高挡土墙现场测试及土压力分析

摘要

随着我国社会经济的迅速发展和基本建设规模的不断扩大，挡土墙在建筑、铁路和公路路基等工程中得到了广泛的应用，其高度也从过去的几米发展到十几、二十几米，各种形式的新型挡土墙也越来越多的出现在目前的工程建设中。
　　本文所研究的钢筋混凝土悬臂式挡土墙采用钢筋混凝土材料，由立臂、趾板和踵板三部分组成，其主要特点是结构轻型，断面尺寸较小，适用于石料缺乏，地基承载力较低的填方地段。国内对高度超过规范限定的悬臂式挡土墙研究很少，故对这种类型的挡土墙进行研究是十分必要的。
　　论文首先介绍了挡土墙和土压力及其种类，对挡土墙的研究现状进行了叙述。然后比较了库仑土压力理论和郎肯土压力理论的异同，结合福厦铁路厦门北站悬臂式挡土墙的现场测试，主要对土压力、墙体位移、钢筋应变、混凝土应变、土工格栅应变、土体应变进行了分析。最后依据测试数据进行了填上的综合内摩擦角反算和挡土墙稳定性验算。主要结论有：
　　1)悬臂式挡土墙墙背土压力呈“两头小，中间大”的非线性分布，其中距踵板顶面3m的位置土压力值最大，最大值为57.3kPa，这与库仑理论和郎肯理论提出的墙背土压力成三角形直线分布不相符合。
　　2)土工格栅应变和土体应变在距立臂较近的位置为压应变，距立臂较远的位置为拉应变，两者具有较好的一致性。
　　3)《铁路路基支挡结构设计规范》(TB10025-2006)的规定：当6m<墙高H<12m时，纵合内摩擦角的取值为30°～35°。取挡土墙稳定后实测数据进行计算得到该测试工点挡土墙的综合内摩擦角变化范围在34.2°～36°之间。
　　计算得出了土压力沿墙高的分布及合力作用点位置，与实测值进行比较分析得出微分条法在进行土压力分布计算时与实测值更接近。
　　4)采用竖直假想墙背和倾斜假想墙背进行了挡土墙稳定性验算。在测试工点挡土墙的整体稳定性中，地基承载力是第一控制指标，抗滑稳定性是第二控制指标，抗倾覆稳定性是第三控制指标。随着纵合内摩擦角的减小，用倾斜假想墙背计算出的基底应力首先达到地基容许承载力。表明测试工点挡土墙采用倾斜假想墙背进行稳定性计算更安全。故建议在进行类似挡土墙的稳定性验算时，采用倾斜假想墙背进行计算。