淺談地震地區(qū)擋土墻設計

楊永穎,由元晶

(1.中國大連國際合作(集團)股份有限公司;2.大連恒信工程造價咨詢事務所有限公司)

在下列情況下,擋土墻應進行抗震強度和穩(wěn)定性驗算:設計裂度 8°或 8°以上地區(qū);設計裂度 7°但地基為軟弱黏土或可液化土層,或地震時可能發(fā)生大規(guī)模滑坡、崩坍地段。驗算時,考慮破裂棱體和擋土墻分別承受地震力的作用,將地震荷載與衡載組合;在浸水地區(qū),還要考慮常年水位的浮力,不考慮季節(jié)性浸水的影響:其他外力,包括車輛荷載的作用均不考慮。

驗算方法,一般仍采用以靜力理論為基礎的庫侖法,與一般擋土墻的區(qū)別在于計算土壓力時需要考慮重力加速度的影響和水平地震力的作用。

1 水平地震力的計算

在擋土墻設計中,一般只考慮水平地震力,豎向地震力因影響很小,可以略去不計。作用于破裂棱體與擋土墻重心上的水平地震力Ps可以用式(1)計算

式中:GZ為綜合影響系數(shù)(表示實際建筑物的地震反應與理論計算間的差異,一般采用 0.25);KH為水平地震系數(shù)(為地震時地面最大水平加速度的統(tǒng)計平均值與重力加速度的比值,如表 1所示);G為破裂棱體與擋土墻的重量。

圖 1表示擋土墻重 G與水平地震力 PS的合力G1,其與豎直線的夾角 θs稱為地震角,即

表 1 水平地震系數(shù)

圖 1 水平地震力與地震角

2 地震作用下的土壓力計算

例如,當填土表面與水平面成角β時,地震土壓力應為

各種邊界條件下的地震土壓力均可以用 γs、δs、φs取代γ、δ、φ而按一般求解公式求算。但必須指出,這種方法僅是利用原有公式來求解的計算過程,而地震土壓力Es的作用方向仍應按實際墻背摩阻角 δ決定,在計算 Ex和 Ey時,采用 δ而不用 δs。

對于地震荷載作用下的路肩擋土墻,也可以用下面的簡化公式計算

式中:Ea為一般非地震地區(qū)的擋土墻主動土壓力。

3 地震條件下?lián)跬翂Φ姆€(wěn)定性驗算

對地震地區(qū)擋土墻,應先接一般條件進行設計,然后再考慮地震荷載作用進行抗震驗算。驗算項目及方法與一般地區(qū)擋土墻相同。

4 地震地區(qū)擋土墻設計應注意的問題

(1)擋土墻宜采用裝砌片石、混凝土和鋼筋混凝土修筑。當采用干砌片(塊)石時,墻高須加以限制:設計烈度為8度時,一般不應超過 5m;9度時,一般不超過 3m。

(2)漿砌片石擋土墻所用砂漿標號應該按非地震地區(qū)的要求提高一級采用。

(3)建于軟弱黏土層和可液化土層地基上的擋土墻,可視具體情況采取換土、擴大基礎、樁基等地基處理措施。

(4)墻體應以垂直通縫分段,每段長不宜超過 15m,地基變化或地面標高突變處,也應設置通縫。

(5)盡可能采用重心低的墻身斷面形式。

(6)墻后填料應盡量用片、碎石或砂性土分層填筑并夯實,做好排水設施。