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支护结构的设计原则与极限状态

274 2021-08-23 15:20:02

支护结构的极限状态

一、极限状态形式

(1)一般应考虑以下极限状态·丧失整体稳定性;

·诸如墙、锚杆、横撑或支撑等结构单元以及这些单元间的连接发生破坏;

·土体与结构单元同时发生破坏;

·支挡结构的变形造成结构、相邻结构或其他辅助设施坍塌,影响其外观或正常使用;

·通过墙身或墙底发生渗漏;

·土粒通过墙身或墙底部发生较大移动;·地下水流发生过大变化;

(2)对重力式挡墙和复合支挡结构,还必须考虑以下极限状态;

·墙基底处土丧失承载力

·墙基处发生滑动破坏;

· 墙体发生倾覆破坏;对嵌入式支挡结构,必须考虑;

·墙整体或部分发生转动或移动而造成破坏;·墙竖向平衡丧失造成破坏;

(3)对所有类型的支挡结构而言,必须综合考虑上述极限状态。

二、承载力极限状态

(一)概述

(1)承载力极限状态下支护结构设计必须采用该状态对应的设计效应和设计状态。

(2)必须考虑所有相关的极限状态。

(3)承载力极限状态下的计算应假定设计强度值能够建立极限平衡关系,在预估设计强度中必须考虑计算中涉及的材料变形的协调性。

(4)应考虑各参数最大与最小值对地基强度的影响,以确定哪一种更为不利。

(5)可按照地基结构单元和相对位移刚度进行土压力重分布的计算。

(6)对细颗粒土地基,必须考虑其短期及长期性状。

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(7)对承受水头差的挡墙,应检验水压失稳(侵蚀)破坏的安全度。

(二)整体稳定

采用有关原则证明支护结构不会发生整体失稳及相应位移很小。

必须考虑图 3-1 所示的极限破坏形式,并将渐进破坏和液化包含在内。

(三)重力式挡墙基础破坏必须近似证实不发生基础破坏及相应变形足够小,承载力和发生滑动两方面都需考虑。

(四)嵌入式挡墙的倾覆破坏

(1)必须应用平衡计算证明嵌入式挡墙有足够的嵌固深度以阻止倾覆破坏。

(2)土与墙之间的剪应力设计值大小和方向必须与设计条件相符。

(五)结构破坏

(1)必须证实在没有超过墙体以及诸如内撑和锚杆等支撑结构单元设计强度的情况下可达到平衡状态。

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(2)确定结构单元设计强度必须符合有关结构规范。进行结构设计时,土和水压力的设计值通常采用上限值。

水压设计值必须采用与墙体稳定计算相同的值。

(3)对每一种承载力极限状态,必须证实可完全发挥所需的地基强度,而且结构也要有相协调的变形。

在结构单元中,由于诸如未加筋区裂缝、塑性铰处大的转动、截面钢筋的局部弯曲 等引起的强度随变形的降低应按与材料有关的规范加以考虑,在地基中,由于密实粒状土剪胀及粉土中抛光面的形成而使强度损失,对此应予以考虑。

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(4)墙体承受来自其它结构物荷载时,按基础设计原则进行验证。

(六)锚杆的抗拔破坏

(1)必须证实在不发生锚杆抗拔破坏情况下,可达到平衡状态。

设计注浆锚,必须考虑锚杆的极限破坏形式。

对于端头有固定体的锚杆的抗拔能力应根据不考虑墙摩擦角δ的被动抗力计算。

在锚杆密集布置区,形成平行或叠加部分,必须考虑锚杆之间的相互作用和整个群体可能发生破坏。

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三、正常使用极限状态

(一)概述

对于支挡结构,必须按相应设计状态验证其正常使用极限状态下的设计。

(二)位移

(1)必须选取挡墙及邻近地基的允许位移极限值,同时考虑支撑结构及设施对位移的承受能力。

(2)在可资比较经验基础上谨慎预估挡墙侧向位移,以及对支撑结构及设施的影响。这种预估需包括挡墙施工的影响,必须保证预估位移值不超过极限值。

(3)如果初步估计位移超出了极限值,则必须以更详细的勘察来对设计进行判断,同时计算出位移值。

(4)如果预计位移值超过极限值的 50%,则在下列情况下必须进行更详尽的调查,同时计算出位移值。

邻近建筑物及设施对位移特别敏感。

被支护土为超过 6m 的低塑性土或 3m 的高塑性土。

挡墙在其高度内或其墙基下出现软粘土支撑。

尚无可资比较经验的地区。

(5)位移计算必须考虑地基刚度、结构刚度及施工顺序。

在位移计算中假定的材料性状必须采用相同计算模型的可资比较的经验来进行校正,如果假设为线性性状,采用的地基及结构材料刚度应适应于计算的变形程度,或者也可完全采用材料的应力一应变模型。

(三)结构的正常使用极限状态

(1)用于结构单元正常使用极限状态检验的土压力设计值,必须采用全部的土性参数来推导。

预估土压力设计值必须考虑地基的初始应力、刚度、强度及结构单元刚度。

土压力设计值的推导必须考虑正常使用极限状态下结构物的允许变形,这些值未必是主动或被动土压力。

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