CN106638674A - 一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙及设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙,挡土墙底部与主体结构相连,挡土墙墙身与主体结构间设置抗震缝,在挡土墙上端设置锚杆。在挡土墙上部设置锚杆抵抗土侧压力,可有效减小挡土墙根部的弯矩和剪力;挡土墙底部与主体建筑地下室底板或顶板相连,充分利用主体建筑的地下室整体刚度来防止挡土墙滑移。当基槽土方回填后,土体产生作用于挡土墙的土压力,此时土层锚杆能够提供一个与之相反的拉力,减小墙身弯矩,以达到减小墙身厚度,降低墙体钢筋用量,控制墙身底部裂缝宽度和顶部水平位移的目的,可广泛用于挡土墙墙身高度较高的结构工程,如下沉广场、坡地建筑的紧邻高边坡挡墙。
Description
技术领域
本发明涉及一种与主体结构相连的挡土墙,通过设置锚杆减小墙身厚度,降低墙体底部钢筋用量,控制墙身底部裂缝宽度和顶部水平位移。适用于挡土墙与主体结构相邻,且墙身高度较高的结构工程,如下沉广场、坡地建筑的紧邻高边坡挡墙。
背景技术
挡土墙承受外侧土体产生的水平荷载,当与主体结构相邻的挡土墙墙身高度较高,尤其是地下水位较高的地区,这种荷载会使较高墙身的挡土墙的底部产生很大的弯矩和剪力,若采用与主体结构脱开的重力式挡土墙,会造成墙厚较大,开挖范围及造价均较高。将挡土墙底部与主体结构相连接后,不仅可彻底避免挡土墙发生滑移破坏,也可避免由于基坑侧壁土方回填不密实导致的挡土墙下沉、倾斜。对于坡地建筑,往往只有单侧临土,若将挡土墙与主体结构完全结合,由于挡土墙平面内刚度起到剪力墙作用,在与挡土墙平行的地震作用下,结构扭转变形会远远超过规范限值。仅将挡土墙墙身与主体结构脱开,且按悬臂结构设计,可避免造成主体结构抗侧刚度不对称,但墙身底部弯矩较大,墙体裂缝宽度及墙顶变形不易满足规范限值要求,按照常规设计思路,为了降低配筋量,减小裂缝宽度,势必会加大挡土墙墙厚,墙厚的增加又会带来开挖范围、混凝土用量及造价的增加。
发明内容
本发明的目的在于利用主体结构提供挡土墙的抗滑移力,用土层锚杆抵抗减少挡土墙底部弯矩,从而达到减小挡土墙厚度及配筋,控制墙体裂缝和顶部位移的目的。
本发明采用如下的技术方案,一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙,挡土墙底部与主体结构相连,挡土墙墙身与主体结构间设置抗震缝,在挡土墙上端设置锚杆。
所述锚杆由杆体、锚杆保护梁、扩大头和锚筋;杆体通过扩大头和锚筋连接,锚杆保护梁包裹土层锚杆杆体;挡土墙墙身与锚杆连接处设置暗梁。
所述锚杆保护梁底部设置有混凝土支座垫层。
本发明还提供了一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙设计方法,包括以下步骤:
将挡土墙下端与主体结构相连,利用主体结构提供挡土墙的抗滑移力,锚杆一端与挡土墙连接,另一端通过扩大头和锚筋固定在挡土墙一侧的土层中;锚杆与挡土墙组成联合受力体系,共同抵抗外侧土体压力;锚杆置于挡土墙中上部,土体开挖面与挡土墙之间的锚杆杆体设置混凝土保护梁,锚杆与挡土墙连接处设置暗梁;
其中1)锚杆倾角与水平面呈小于﹣10°或大于 +10°;2)锚杆固定在挡土墙一侧的土层中的锚固段上的覆土厚度不小于4.5m;3)锚杆自由段的长度不应小于5.0m;锚杆自由段穿过潜在滑裂面长度不小于1.5m;4)4)锚杆在挡土墙上连接点距挡土墙顶下方2~3m。
所述锚杆倾角与水平面呈15°。
其中:主体结构是指:置于地基基础之上,接受、承担和传递建设工程所有上部荷载,维持上部结构整体性、稳定性和安全性的有机联系的***体系;锚杆自由段是指利用弹性伸长将拉力传递给锚固体的杆体部分;潜在滑裂面是指土体发生剪切破坏形成的连续贯通的曲面。
本发明利用主体结构提供挡土墙的抗滑移力,用土层锚杆抵抗减少挡土墙底部弯矩,从而达到减小挡土墙厚度及配筋,控制墙体裂缝和顶部位移的目的。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的1-1视图。
图3为本发明的结构计算模型图。
图4为锚杆锚固点位置确定示意图。
具体实施方式
参见图1-2,本发明包括与主体结构相结合的带锚杆挡土墙,挡土墙底部与主体结构相连,挡土墙墙身与主体结构间设置抗震缝,在挡土墙上端设置锚杆。
所述锚杆由杆体、锚杆保护梁、扩大头和锚筋;杆体通过扩大头和锚筋连接,锚杆保护梁包裹土层锚杆杆体;挡土墙墙身与锚杆连接处设置暗梁。
所述锚杆保护梁底部设置有混凝土支座垫层。
挡土墙下端与主体结构相连,利用主体结构提供挡土墙的抗滑移力,锚杆一端与挡土墙连接,另一端通过扩大头和锚筋固定在挡土墙一侧的土层中;锚杆与挡土墙组成联合受力体系,共同抵抗外侧土体压力。锚杆置于挡土墙中上部,土体开挖面与挡土墙之间的锚杆杆体设置混凝土保护梁,锚杆与挡土墙连接处设置暗梁。
设计参数的选取及计算方法
1 设计参数的选取
根据《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22:2005)中的规定,1)锚杆倾角宜避开与水平成﹣10°~ +10°的范围;2)锚杆锚固段上的覆土厚度不宜小于4.5m;3)锚杆的自由段长度应穿过潜在滑裂面不小于1.5m;4)自由段的长度不应小于5.0m。由于较小的水平倾角能够提供更大的水平分力和更长的力臂,对减小底部弯矩更有利,建议水平倾角取15°。对于锚杆在挡墙上连接点高度可按照如下方法选取。
如图3所示,合理的拉力作用点应满足锚杆及挡墙综合造价最省,先根据工程经验选定挡土墙的截面尺寸、锚杆长度和截面尺寸,结构计算模型如图3所示。为了通过较长的力臂在挡土墙底部提供较大的弯矩,以达到减少底部弯矩的目的,锚杆锚固点宜放置于挡墙顶部;但如图4所示,当锚杆锚固于挡土墙顶部时,由于锚杆的倾角较小,在满足上述第2条的规定下,自由段的长度达4500/sin(15°)=17387mm,导致锚杆长度过长,不经济也不易施工,在城市地区易对邻近建筑物产生影响。而当锚杆长度一定时,锚固段长度为L,锚固点向下平移H,有效锚固长度可增加为L+H*cos(15°)/tan(15°)=L+3.6H,相应的自由段长度可减小3.6H。根据CECS22:2005中7.5.3条的规定,土层锚杆的锚固段长度取6~12m,故锚固点宜取墙顶下可取6/3.6~12/3.6=1.67~3.33m,建议取值2~3m。
2挡土墙计算方法
挡土墙计算简图如图3所示,锚杆可简化为拉杆,挡土墙悬臂段高度为H,总高度为H+H1,锚杆作用点距墙顶距离为X,锚杆拉力作用点距地下室顶板距离为H-X,三角形分布荷载最大值为q,计算图3所示超静定结构的内力可以得到挡土墙关键部位的弯距设计值M1、M2、M3和锚杆拉力,若锚杆拉力大于锚杆的设计值,则需要重新选定锚杆长度或截面。
下面参照图1和图2所示对本发明作进一步的描述。
a)本发明包括挡土墙①,土层锚杆杆体②,土层锚杆扩大头③,锚筋④,锚杆保护梁⑤,保护梁体端部混凝土垫层⑥,墙身暗梁⑦,抗震缝⑧,主体结构地下室外墙⑨,地下室顶板⑩,上部结构⑪,防水盖板⑫组成的土层锚杆和挡土墙联合作用的结构体系。
b)在挡土墙①中上部某一标高位置处等间距设置土层锚杆②、③、④,当需要锚杆提供较大拉力时,还可在锚杆端部设置扩大头③,土层锚杆钢筋④锚固于与墙身暗梁⑦处。
c)挡土墙与土体开挖面之间的锚杆体设置混凝土保护梁⑤将其包裹,防止机械回填或夯实设备对杆体产生破坏,保护梁与土体连接处设有混凝土支座垫层⑥,保证端部不发生过大的下陷。
d)挡土墙与主体结构设置抗震缝⑧,使其与主体结构脱开,避免挡土墙对主体结构抗扭产生不利影响;挡土墙顶部可设置与主体结构相连的防水盖板⑫。
Claims (5)
1.一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙,其特征在于:挡土墙底部与主体结构相连,挡土墙墙身与主体结构间设置抗震缝,在挡土墙上端设置锚杆。
2.根据权利要求1所述的带锚杆挡土墙,其特征在于:所述锚杆由杆体、锚杆保护梁、扩大头和锚筋;杆体通过扩大头和锚筋连接,锚杆保护梁包裹土层锚杆杆体;挡土墙墙身与锚杆连接处设置暗梁。
3.根据权利要求2所述的带锚杆挡土墙,其特征在于:锚杆保护梁底部设置有混凝土支座垫层。
4.一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙设计方法,包括以下步骤:
将挡土墙下端与主体结构相连,利用主体结构提供挡土墙的抗滑移力,锚杆一端与挡土墙连接,另一端通过扩大头和锚筋固定在挡土墙一侧的土层中;锚杆与挡土墙组成联合受力体系,共同抵抗外侧土体压力;锚杆置于挡土墙中上部,土体开挖面与挡土墙之间的锚杆杆体设置混凝土保护梁,锚杆与挡土墙连接处设置暗梁;
其中1)锚杆倾角与水平面呈小于﹣10°或大于 +10°;2)锚杆固定在挡土墙一侧的土层中的锚固段上的覆土厚度不小于4.5m;3)锚杆自由段的长度不应小于5.0m;锚杆自由段穿过潜在滑裂面长度不小于1.5m;4)4)锚杆在挡土墙上连接点距挡土墙顶下方2~3m。
5.根据权利要求4所述的设计方法,其特征在于:锚杆倾角与水平面呈15°。
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