基于法标的悬臂式挡墙配筋优化设计研究

苏佳园

柏嘉交通科技集团有限公司，陕西 西安 710000

摘要:随着城市交通的发展，占地空间受到限制，悬臂式挡土墙应用越来越多，当下规范中要求悬臂式挡墙高度不宜超过5m，而实际应用中挡墙高度较高，配筋率高，造成严重浪费。对比国外法标项目经验，针对悬臂式挡墙配筋方式提出优化设计，降低成本。

关键字:悬臂式挡墙；配筋；优化设计，法标；;

1、引言

随着我国城市交通的发展，对占地空间要求越来越高，地下环境也愈发复杂，悬臂式挡土墙由于占地小、混凝土用量少、承载力要求低的特点，应用越来越广泛。国内规范要求悬臂式挡墙设计墙高不宜超过5m。而实际应用中，因为受环境条件限制,超过5m高的悬臂式挡墙极为常见，超过5m后挡墙钢筋用量急剧增加，建造成本也随之加大，所以对悬臂式挡墙的配筋方式进行优化设计显得尤为重要。

国外挡墙多选用悬臂式挡土墙，通过精细化设计，提高钢筋使用效率，减少钢筋用量，降低建造成本。本文依托科特迪瓦阿比让四桥项目，该项目使用法标设计，挡墙最大墙高达到10米，通过优化配筋设计，在满足安全性和可靠性的情况下，最大限度的节省工程造价，对国内类似的设计提供参考研究。

2、挡墙计算

悬臂式挡土墙的计算和国内类似，包含土压力计算、配筋计算、承载力验算、抗滑移稳定性验算、抗倾覆稳定性验算和偏心验算等，本文只针对配筋优化设计，其他验算不在赘述。

计算模型如下图

图1 计算模型

2.1 弯矩计算

以立臂计算为例，立臂抗弯主要受荷载如下：

①横向土压力Pa，根据土压力计算公式：

其中，r为土的容重；Ka为土压力系数，取值0.33

②挡墙顶部车辆荷载的横向分力，计算公式为：

两个横向力在立臂底部对应的弯矩分别为：

①横向土压力对应弯矩：

②挡墙顶部车辆荷载的横向分力对应弯矩为：

2.2 荷载组合

各类荷载计算出来后，结合受力情况进行组合，法标中的极限状态分为最终极限状态（ELU）和正常使用极限状态（ELS），挡土墙荷载组合为：

ELS组合: 1.35Gmax +Gmin+1.50Q

ELU组合：Gmax +Gmin+ Q

其中： G_max：全部不利的长期作用力；

G_min：全部有利的长期作用力；

Q ：活载，20KN/m²；

2.3 计算结果

挡墙高度设计从2米到10米不等，所以分别计算各个高度挡墙的立臂在两种荷载组合状态受到的弯矩，根据法标《BAEL 91》规范分别计算各个高度对应的抗弯钢筋面积，计算结果如下表

2.4 配筋设计

根据上表计算结果，绘制出立臂高度h和所需配筋面积之间的偏置曲线，如图2所示

由偏置曲线可以看出：随着立臂高度增加，配筋截面面积增加，并且变化速率加快；在配筋设计时候只要配筋面积覆盖偏置曲线即可满足强度要求，相比一般一根钢筋到顶的做法，大大减少钢筋用量，提高钢筋利用率。另外从2m～10m高挡墙同一高度配筋面积相同，只需要调整底部配筋即可。以7.0米高挡墙为例进行配筋，如图3所示。

由上图可知，从上到下依次配筋为2mΦ12+2.5mΦ16+3.5mΦ25+1.6mΦ20，钢筋间距均为24cm。

3、结束语

通过绘制钢筋偏置曲线进行精细化配筋设计，能有效且直白的表示挡墙配筋情况，提高钢筋利用率的同时，也可以批量加工钢筋。图纸审查时亦可以直接查看偏置曲线配筋情况，而避免逐个查看钢筋设计图，大幅度提高工作效率。

参考文献：

[1] BAEL 91 Beton Arme aux Etats-Limites.2002

[2] 公路路基设计规范JTG D30-2015.