劉新安 易炳洪

（中交二航局 第四工程有限公司，安徽 蕪湖210000）

1 防滑凸榫作用原理

凸榫及在公路擋土墻底設(shè)置一個榫狀外凸結(jié)構(gòu)，利用該機(jī)構(gòu)與墻前土體的摩擦力來提供額外的抗滑力，來防止擋土墻水平位移，提高擋土墻水平抗滑力，根據(jù)文獻(xiàn)[1]可知，擋土墻后發(fā)生被動土壓力Ep所對應(yīng)的擋土墻位移δ 要大于發(fā)生主動土壓力時的位移值，可見在相同物理性質(zhì)填土的情況下，主動土壓力小于靜止土壓力，而靜止土壓力遠(yuǎn)小于被動土壓力，即有：

由此可見，利用好墻前的被動土壓力可最大強度的提高公路擋土墻抗滑能力。

2 防滑凸榫扶壁結(jié)構(gòu)的抗滑穩(wěn)定計算

2.1 普通重力式擋土墻抗滑機(jī)理

根據(jù)《公路擋土墻設(shè)計規(guī)范》，抗滑系數(shù)由抗滑力與滑移力的比值確定：

式中， ∑G 為作用在擋土墻上全部垂直于水平面的荷載，kN,按（式3）計算；f 為擋土墻底面與地基之間的摩察系數(shù)；∑H 為作用在擋土墻上全部平行于基底面的荷載，kN。 對于墻背垂直光滑且填土面水平時，可按（式3）計算。

式中，E胸墻、E扶壁、E肋板、E回填土分別為胸墻、扶壁、肋板、墻后回填土自重產(chǎn)生的荷載，E均布為填土表面的均布荷載；Ea為墻后填土產(chǎn)生的水平方向滑移力；E均布為填土表面的均布荷載產(chǎn)生的水平方向滑移力；E線荷為填土表面的線荷載產(chǎn)生的水平方向滑移力；E其它為其它荷載產(chǎn)生的水平方向滑移力。

本文計算對象針對非粘性填土，因此各公式中墻后填土產(chǎn)生的水平方向滑移力、填土表面的均布荷載、填土表面的線荷載產(chǎn)生的水平方向滑移力可按下式計算：

其中，γ 為墻后填土的重度；γ' 為墻后填土的浮容重；H 為填土高度；h2為墻后地下水位高度；h1為墻后地下水位以上填土高度；Ka為主動土壓力系數(shù)；θ為墻后填土破壞面與水平面的夾角，當(dāng)墻背垂直光滑且填土面水平時，取θ=45°+φ/2。 q 為填土表面均布荷載大??；QL為填土表面線荷載大?。籥 為線荷載距墻頂?shù)乃骄嚯x。

2.2 帶凸榫擋土墻抗滑機(jī)理

公路擋土墻加凸榫后，榫前增加的被動土壓力與加凸榫前的水平抗滑力共同防止擋土墻滑移，因此，可將設(shè)置凸榫后擋土墻的抗滑安全系數(shù)表示為：

式中，σP為榫前土的被動土壓力平均值，可按（式8）計算；Ht為凸榫的高度；B2為凸榫前端到墻踵的長度， 即Bt+Bt2；σ2、σ3分別為墻踵及凸榫前緣側(cè)基底壓應(yīng)力，其中σ1即基地最大壓應(yīng)力σmax，σ2即基地最小壓應(yīng)力σmin（圖1）。

圖1 防滑凸榫計算簡圖

3 凸榫的體型設(shè)計

3.1 凸榫的位置確定

為防止擋土墻凸榫前趾土不因塑性過大產(chǎn)生破壞，因此榫前墻趾必須處于兩包線的夾角范圍內(nèi)（圖2），因此，凸榫前趾距離、凸榫寬度就有以下限制條件：

圖2 擋土墻凸榫尺寸要求

在公式9 與公式10 的限制條件下， 擋土墻凸榫前趾的最小距離可表示為：

3.2 凸榫的高度計算

由公式6 及公式8 可以推出：

3.3 凸榫的寬度計算

1）按截面彎矩求解：

2）按截面剪力求解：

式中，ft為混凝土抗拉強度設(shè)計值；σj［］為容許剪應(yīng)力。

為同時滿足抗剪抗彎要求，取二式計算結(jié)果的最大值作為設(shè)計凸榫的寬度。

4 凸榫的體型設(shè)計

采用防滑凸榫扶壁式機(jī)構(gòu)可以大幅度提高抗滑力，減小斷面尺寸，節(jié)省工程投資，提高經(jīng)濟(jì)效益。 該種結(jié)構(gòu)為新型結(jié)構(gòu)，雖然理論充分，但是具體效果應(yīng)該通過相關(guān)實際工程或者模型實驗進(jìn)一步驗證。

［1］陳仲頤，周景星，王洪瑾，等.土力學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1994.

［2］何思明，朱平一，張小剛.帶抗滑鍵的擋土墻設(shè)計[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2003，22（7）：1211-1215.

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［4］劉建航，侯學(xué)淵.基坑工程手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

［5］尉希成.支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1995.

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