陡坡路堤桩基托梁挡土墙设计.doc

陡坡路堤桩基托梁挡土墙设计
摘要:根据挡土墙传到托梁上的竖向压力和水平推力、托梁的刚度、地基土的性质,选择相应的计算模型计算托梁的内力,进行托梁的结构设计;根据托梁传至桩顶的水平推力和弯矩按一端固定的悬臂梁计算锚固点以上桩身内力和变形,按弹性地基梁计算锚固段的桩身内力和变形,进行桩的结构设计。
关键词:桩基托梁挡土墙内力变形结构设计
中图分类号:S611文献标识码: A

1工程概况
本工点位于xx铁路增建第二线DKxxx+xxx~DKxxx+xxx段左线绕行地段,路基从xxx水库北岸以填方形式通过,线路中心距水库边缘约30~60m,地形起伏较大,地面横坡较陡。为降低路堤边坡高度,增加路堤稳定性,线路左侧采用桩基托梁挡土墙收坡。所处场地地表为砂质黄土:黄褐色,坚硬,具湿陷性,湿陷系数δs=~,为Ⅱ级非自重湿陷场地;以下细圆砾土:黄褐色,稍密,潮湿;以下泥岩:棕黄色,全风化,原岩结构已基本被破坏,岩芯呈土柱状、散块状,手掰不易碎,含大量砂粒;以下片麻岩:强风化,灰黄色,中粗粒粒状变晶结构,片麻状构造,岩芯呈短柱状,局部为碎块状,锤击声闷易碎。
2桩基托梁挡土墙设计理论

计算方法与一般的挡土墙一样,根据边界条件按库仑土压力计算。
、竖向力和弯矩
水平推力:,为挡土墙水平土压力。
竖向力:,为挡土墙竖向土压力,为挡墙自重。
托梁顶中点弯矩:,为挡土墙合力偏心距。

托梁的计算根据托梁下桩基的布置情况一般可分为按连续梁设计和按支端悬出的简支梁设计两种情况。
(1)按连续梁设计
图1中,为由挡墙传到每一跨(两桩中至中距离,长)的弯矩,每延米弯矩乘以跨长;为由挡土墙传到每一跨上的水平推力,每延米水平推力乘以跨长;为由挡土墙传到每一跨上的竖向压力,每延米竖向力乘以跨长。
图1桩基托梁挡土墙托梁以上外荷载分布图(一)
忽略基底土的支承作用,按一般的连续梁计算,如图2所示。
竖直面内水平面内
图2连续梁内力计算简图
桩基托梁连续梁内力计算公式
支座弯矩:
跨中弯矩:
最大剪力:
式中:――计算跨度,;
――两相邻桩之间的净距;
――托梁底面上的均布荷载;
――水平面以内的均布荷载,。
考虑基底的支承作用,桩与托梁的交点视为固定,每一净跨之间按弹性地基梁计算。水平面内的计算中,摩擦力近似的按均布考虑。按以上公式计算出支座处的最大弯矩和剪力后,按文克尔假定(弹性地基梁的地基反力与沉降成正比)计算弹性地基梁,如图3所示。
竖直面内水平面内
图3弹性地基梁内力计算简图
文克尔假定又称基床系数法,可归纳为两点:
1)梁的每一点挠度与地基的变形相等,且两者之间没有缝隙存在,即梁的挠度曲线与地基变形相一致,在出现负地基反力时,也不发生分离,这一点在实际上是可行的,因为结构重量对地基施加了一个初始预压力。
2)假定地基的变形只与该点受力大小成正比,地基相邻点之间不存在相互作用,而是起着一系列独立弹簧似的作用。因此,地基的变形只发生在基底范围内,而基底以外的变形则等于零,这就不需考虑边载对基础地基反力的影响。
均布荷载作用下,竖直面内梁中各点的挠度、转角、弯矩和剪力的一般解:




式中:――混凝土的弹性模量;
――梁的截面惯性矩;
――梁底的宽度;
――地基的基床系数;
――梁的弹性特征长度;
――梁的弹性特征;
――自梁上计算截面到梁顶左端的距离;
――梁上计算截面处的挠度,左侧端点处的挠度以表示;
――梁上计算截面的转角(弧度),转角与方向一致时取为正值;
――梁上计算截面的弯矩;
――梁上计算截面处的剪力;
――梁上的均布荷载;
――梁底地基反力,按基床系数法的假定,;
,,,――克雷洛夫函数。

均布荷载作用下,水平面内梁中各点的内力和变位计算如图3所示。
为水平推力载在水平面内沿梁长的分布,为托梁底的摩擦力在水平面内沿梁长的分布,其计算如下:


式中:为托梁底的摩擦系数。
如果,则托梁不会在水平面内弯曲;反之,托梁在水平面内的均布荷载为,可按连续梁计算水平面内各点的内力和变位。
(2)按支端悬出的简支梁计算
图4中,为由挡土墙传到每一跨(一个托梁的长度)上的弯矩,每延米弯矩乘以跨长;为由挡土墙传到每一跨上的水平推力;为由挡土墙传到每一跨上的竖向压力。
竖直面内水平面内
图4桩基托梁挡土墙托梁以上外荷载分布图(二)
忽略基底土的支承作用,