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1、 某公路桥梁桥台挡土墙设计验算 案例说明案例说明 桥台是位于桥梁两端，支承桥梁上部结构并和路堤相衔接的建筑物。其功能除传递桥梁上部结构的荷载到基础外，还具有抵挡台后的填土压力、稳定桥头路基、 使桥头线路和桥上线路可靠而平稳地连接的作用。桥台一般是石砌或素混凝土结构，轻型桥台则采用钢筋混凝土结构。在岸边或桥孔尽端介于桥梁与路堤连接处的支撑结构物。 它起着支撑上部结构和连接两岸道路同时还要挡住桥台背后填土的作用。 本文采用 GEO5 桥台挡土墙设计模块对上海某公路桥梁工程的桥台挡土墙设计进行了分析验算，验算结果表明，在此场地条件下采用的桥台挡土墙取得了很好的支挡效果。 工程工程概况概况 设计采用的
2、桥台挡土墙由墙身、侧墙、承台组成。桥台挡土墙墙身、侧墙与承台设计结构如图 1 所示。 图 1 桥台挡土墙结构示意图 挡土墙墙身、侧墙与承台采用钢筋混凝土结构，混凝土的强度等级为 C30，混凝土重度为 25kN/m3，钢筋等级为 HRB335，挡土墙基础为天然基础，地下水埋深 2.8m。 具体的岩土参数请参照表 1。 表 1 岩土参数表 土层 重度 （kN/m3） 内摩擦角 （ ） 黏聚力 c（kPa） 墙背和土体间摩擦角 （ ） 填土 18.0 35 0 17 亚砂土 1 19.0 36.5 0 18 亚粘土 19.8 27 10 13 粘土 19.5 27 10 13 亚砂土 2 18.5
3、33.5 0 16 粉砂 19.6 29 5 14 工况一：桥梁荷载大小为 238kN。 工况二：桥梁荷载大小为 238kN，挡土墙墙后集中荷载大小为 140 kN，距离墙背分别为 3m 和 8m。 验算操作流程验算操作流程 分析设置 在【分析设置】中选择“中国-公路行业（JT）”。 图 2 分析设置 墙身截面 在【墙身截面】设置界面中设置挡土墙类型和墙身截面尺寸参数。按照设计类型，输入墙身截面参数。选择第一个挡土墙形状，输入 k1设置为 6.35m，k2设置为 0.00m，k3设置为 0.85m，k4设置为 0.80m，k5设置为 0.60m，k6设置为0.80m，k7设置为 1.40m，k
4、8设置为 5.60m，s1设置为 10.00m。 图 3 墙身截面设置 侧墙 在【侧墙】设置界面中设置侧墙尺寸参数。选择“对称悬空式” ，勾选“现浇混凝土至桥台” ，输入侧墙尺寸：a1设置为 0.00m，a2设置为 1.58m，v1设置为1.00m，v2设置为 6.70m，t 设置为 0.80m。 图 4 侧墙尺寸设置 墙身平面 在 【墙身平面】 设置界面中设置墙身平面尺寸参数。 基础长度设置为 10.80m，桥台长度设置为 10.00m，侧墙宽度 t 设置为 0.80m。 图 5 墙身平面设置 基础台阶 在【基础台阶】设置界面中点击按钮，在弹出的设置面板中输入参数基础台阶厚度设置为 0.85
5、m，基础台阶（墙址）宽度设置为 0.80m，基础台阶（墙踵）宽度设置为 0.80m。 图 6 基础台阶设置 墙身材料 在【墙身材料】设置界面中设置桥台挡土墙墙身材料，混凝土选择“C30”,勾选“输入纵筋” ，钢筋选择“HRB335” ，混凝土重度为 25kN/m3。 图 7 墙身材料设置 剖面土层 在【剖面土层】设置界面中设置土层深度，点击按钮，在“Z 坐标”中输入 1、3.7、6.2、7.4 和 7.8，这样就设置好了墙后地层分布。 图 8 剖面土层添加 岩土材料 在【岩土材料】设置界面中设置岩土层材料，点击按钮，在弹出的设置面板中添加填土、砾石和基础材料，材料具体参数请参照表 1。 图 9
6、 添加岩土材料 指定材料 在【指定材料】设置界面中将刚刚添加的岩土材料指定给对应的土层，选择岩土材料图例 ， 然后在显示窗口中点击要指定的土层，这里把填土指定给第一层，亚砂土 1 指定给第二层，亚粘土指定给第三层，粘土指定给第四层，亚砂土 2 指定给第五层，粉砂指定给第六层。 图 10 指定岩土材料 基础 在【基础】设置界面中选择基础类型为“采用天然地基材料”。 图 11 基础设置 墙后坡面 在【墙后坡面】设置界面中选择第一个坡面类型。 图 12 墙后坡面设置 地下水 在【地下水】设置界面中选择第二个类型，设置结构后地下水位为 2.8m，不考虑结构前后水位差引起的基地渗透压力。 图 13 地下
7、水设置 超载 在设置界面中，设置一个竖向荷载来模拟桥梁对于桥台挡土墙的超载，竖向荷载大小为 238kN，荷载工况类型选择“完建状态” 。 图 14 工况一超载设置 在左上角，点击，建立工况 2。 在设置界面中，设置两个集中荷载来模拟墙后公路上的汽车对桥台挡土墙的荷载， 点击按钮， 在弹出的设置面板中添加集中超载，在名称中输入“集中超载 1”， 超载类型选择“集中超载”， 作用类型选择“永久作用”，位置选择“坡面”，起点 x 设置为 3m，长度 l 设置为 2m，宽度 b 设置为 7m，超载大小中输入 140KN，点击添加。第二个集中超载同第一个集中超载，点击按钮，在名称中输入“集中超载 2”，
8、 起点 x 设置为 8m，其余与第一个集中超载相同。 图 15 工况二超载设置 验算验算结果结果分析分析 工况一 倾覆滑移验算 在【倾覆滑移验算】界面中，软件给出了各作用力在 x 和 z 坐标方向的分力大小及作用点坐标。 结果显示倾覆稳定性验算和滑移稳定性验算均满足设计要求。 图 16 倾覆滑移验算结果 点击“详细结果”按钮，可以打开详细的计算结果，包括抗倾覆力矩、倾覆力矩、抗滑力、滑动力及安全系数。 图 17 倾覆滑移验算详细结果 承载力验算 在【承载力验算】界面中选择承载力验算方式，包括“输入修正后的地基承载力特征值”、“使用扩展基础设计软件分析承载力”及“不计算”，这里选择“使用扩展基础
9、设计软件分析承载力”， 容许偏心率选择为“按偏心率验算”，点击运行“扩展基础设计软件”软件，进入扩展基础设计软件，选择承载力计算，结果显示承载力验算满足设计要求。 图 18 扩展基础承载力验算详细结果 点击“沉降分析” ，选择“自动选择最不利荷载工况” ，基底初始土体自重应力选择 “从天然地面开始考虑” ， 沉降计算分项系数勾选 “考虑基础埋深的影响” 。结果显示沉降验算满足设计要求。 图 19 扩展基础沉降分析结果 点击“截面强度验算” ，验算扩展基础截面强度。X 向钢筋数量输入 25，钢筋直径输入 25mm，结果显示扩展基础截面强度验算满足设计要求。 点击管理面板中的“确定”按钮， 验算结
10、果会自动导入到桥台挡土墙设计模块中。 图 20 扩展基础截面强度验算结果 截面强度验算 在 【截面强度验算】 界面中设置需要验算的桥台挡土墙截面， 可以验算台顶、施工缝、墙身、墙址、侧墙。这里输入钢筋数量为 50，钢筋直径为 20mm，截面宽度为 1m，验算结果表显示此处的截面强度满足设计要求。点击“详细结果”按钮可以查看详细的计算结果。 图 21 桥台挡土墙截面强度验算结果 外部稳定验算 点击【外部稳定性】命令，软件会自动打开土质边坡稳定分析模块，在此模块中可以对挡土墙的外部稳定性进行验算分析。点击命令，在打开的分析界面中设置滑动面为“圆弧”，分析方法选择“毕肖普法(Bishop)”，分析类
11、型为“自动搜索”，点击进行验算分析。 验算结果显示边坡稳定性满足设计要求。 图 22 外部稳定性验算结果 点击管理面板中的“确定”按钮， 验算结果会自动导入到桥台挡土墙设计模块中。 工况二 倾覆滑移验算 验算结果显示倾覆稳定性验算和滑移稳定性验算均满足设计要求。 图 23 倾覆滑移验算结果 承载力验算 验算结果显示扩展基础地基承载力验算、沉降分析、 截面验算均满足设计要求。 图 24 扩展基础承载力验算详细结果 图 25 扩展基础沉降分析结果 图 26 扩展基础截面强度验算结果 截面强度验算 在 【截面强度验算】 界面中设置需要验算的桥台挡土墙截面， 可以验算台顶、施工缝、墙身、墙址、侧墙。这里输入钢筋数量为 50，钢筋直径为 20mm，截面宽度为 1m，验算结果表显示此处的截面强度满足设计要求。点击“详细结果”按钮可以查看详细的计算结果。 图 27 桥台挡土墙截面强度验算结果 外部稳定验算 验算结果显示边坡稳定性满足设计要求。 图 28 外部稳定性验算结果 点击管理面板中的“确定”按钮， 验算结果会自动导入到桥台挡土墙设计模块中。 这样便完成了所有的验算分析，在文件菜单中选择打印计算书即可生成一份完美的验算报告。
