張世徑，王永勝

(1.中鐵西北科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730030；2.蘭州理工大學(xué) 土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州　730030)

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地震作用下土釘新計算方法的工程實踐

張世徑1，王永勝2

(1.中鐵西北科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730030；2.蘭州理工大學(xué) 土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州730030)

摘要：為考慮文獻(xiàn)[1]中提出的在地震主動土壓力作用下土釘?shù)挠嬎惴椒?，結(jié)合本地區(qū)工程實例分析地震主動土壓力和最危險滑移面與水平地震系數(shù)的相互影響，并與在不考慮地震時的作用進(jìn)行比較。結(jié)果表明：在地震作用下土釘能夠有效地減少土體對支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向壓力，使?jié)撛诨泼嬷鸩较蚝笠苿?；隨著基坑深度的增加，地震作用下的滑移面向墻后移動的幅度增大，土釘?shù)目傞L也隨之增長。

關(guān)鍵詞：土釘支護(hù)；地震主動土壓力；工程實踐

1　概述

擋土墻是防止路基填土或山體滑坡坍塌的常用支擋構(gòu)筑物。而土釘墻支護(hù)作為一種新型的柔性主動支護(hù)模式，因其經(jīng)濟(jì)可靠且施工快速簡便，已在土體開挖和邊坡穩(wěn)定等工程領(lǐng)域得到迅速的推廣和應(yīng)用[2～5]。尤其是“5.12”地震以后，誘發(fā)了大量的邊坡災(zāi)害，而邊坡災(zāi)害所引發(fā)崩塌、滑坡等成為了阻斷交通的主要因素[6～8]。但調(diào)查發(fā)現(xiàn)[9，10]，許多經(jīng)過柔性支擋結(jié)構(gòu)支護(hù)和錨固的邊坡卻依然屹立，能夠正常使用，這給我們留下了許多值得思考的地方。因此，支護(hù)結(jié)構(gòu)在地震作用下的主動土壓力研究具有很大的現(xiàn)實意義。

應(yīng)用文獻(xiàn)[1]推導(dǎo)的考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)作用的地震主動土壓力和最危險滑移面計算公式，結(jié)合工程實例分析水平地震系數(shù)對地震主動土壓力和最危險滑移面的影響，并和不考慮地震作用的結(jié)果進(jìn)行比較。

2　土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)地震主動土壓力新計算方法

文獻(xiàn)[1]應(yīng)用基本假定，建立了考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)作用的地震主動土壓力計算模型，如圖1所示。

圖1　平面滑動的主動土壓力分析

通過一系列推導(dǎo)最終得到了考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)作用的地震主動土壓力和最危險滑移面的計算公式，如式（1）和式（2）所示。

式中各參數(shù)的物理意義可參見文獻(xiàn)[1]。

3　工程應(yīng)用分析

3.1工程概況

甘肅某二級公路新建工程邊坡采用土釘墻支護(hù)，墻高9m，邊坡角度為70°，墻背地面水平，邊坡重要性系數(shù)1.0，土釘與水平面夾角100，安全系數(shù)取1.3，本工程抗震設(shè)防烈度為8度，地震加速度峰值取0.20g，如圖2所示，邊坡土體參數(shù)見表1。

圖2　土釘支護(hù)設(shè)計簡圖

表1　邊坡及土體參數(shù)

3.2水平地震系數(shù)Kh對最危險滑移面的影響

通過Kh的變化來分析地震作用下考慮土釘作用時最危險滑移面的變化情況。最終結(jié)果見表2。

表2　最危險滑動面對水平地震系數(shù)Kh的影響

圖3　水平地震系數(shù)Kh對最危險滑移面的影響

由圖3可知，隨著地震烈度的增大，考慮土釘作用時的擋墻最危險滑移面逐漸減小，即滑移面慢慢向墻后移動，其角度值比靜力計算時的角度（45° +=58.5°）小。由此可見，地震作用下土釘?shù)淖饔檬沟没泼娴某霈F(xiàn)與靜力作用時有所不同，整體有向后移動的趨勢。

3.3最危險滑移面對土釘總長度的影響

應(yīng)用文獻(xiàn)[1]推導(dǎo)的考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)作用的地震土壓力公式計算，得到地震作用時最危險滑移面與水平面的夾角（39.6°），并與不考慮地震作用時的夾角（45°+=58.5°）做比較，如圖4所示，兩者相差18.9°，地震作用時滑移面向墻后移動。

圖4　最危險滑移面對土釘總長度的影響

通過設(shè)計確定的土釘總長度和計算地震時的最危險滑移面，再根據(jù)傾角關(guān)系進(jìn)一步調(diào)整地震時的土釘長度，并和不考慮地震作用時的土釘長度做比較，其結(jié)果見表3。

表3　土釘設(shè)計參數(shù)

由表3可知，地震作用時第一排土釘增長2.2m，增長率為31.4%；第二排土釘增長1.8m，增長率為25.7%；第三排土釘增長1.5m，增長率為30%；第四排土釘增長0.8m，增長率為16%。

4　結(jié)論

1）通過計算分析可知，土釘?shù)拇嬖谀軌蛴行У販p少地震作用下土體對支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向壓力，使滑移面逐步向后移動。

2）應(yīng)用本文的公式對兩種不同高度的土釘墻在地震作用下的長度進(jìn)行了計算，并與不考慮地震作用時的長度做了比較。計算表明，隨著基坑土釘墻高度的增高，地震作用下的滑移面向墻后移動的幅度增大，土釘?shù)目傞L也隨之增長。

3）最后，通過算例結(jié)果對比和參數(shù)分析可知，這種計算方法能夠很好地應(yīng)用于工程實踐，為以后土釘支擋結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計提供理論依據(jù)。

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中圖分類號：TH432