[发明专利]一种桁架式挡土墙

说明书

技术领域

本发明涉及挡土墙结构改进，具体涉及到高填方边坡工程支挡的桁架式挡土墙，属于土木工程中边坡工程领域。

背景技术

边坡工程在整个大土木工程中处于特别重要的地位，原因是边坡工程量大、技术难度大、事故率高。边坡工程对象是岩体或土体，岩土体是天然生成的，不能人为制造，特点是：性质因地而异，因时而异；人类了解不能详尽；不能准确的提供力学参数；设计水平因人而异。这些特点存在给工程建设带来了巨大困难，其结果是：对岩土体把握不当，事故率大（据了解，建筑工程中，边坡事故率占70%左右）；设计方案不同，成本差异大；地质条件变化大，在很多情况下缺少经济合理的边坡支护方法。

目前，高填方边坡治理中采用的结构体主要有：悬臂桩挡土墙、锚拉桩挡土墙、重力式挡土墙、加筋土挡土墙、斜桩自平衡挡土墙等。其中：重力式挡土墙高度大于8米时，工程成本增加很快，对于高挡土墙而言经济性特别差；悬臂桩挡土墙的弯矩是所有结构类型中最大的一种，所以成本也非常高；对于高大挡土墙而言，相比之下，锚拉桩挡土墙的成本比前两者低，而斜桩自平衡挡土墙成本最低，所以近年来这两种挡土墙得到了广泛应用。其中，锚拉桩挡土墙需要有锚拉条件，而斜桩自平衡挡土墙不依赖锚拉条件，在经济和地质条件适应方面有更大的优势。斜桩自平衡挡土墙技术的关键在于：采用斜桩支护减小边坡推力；采用上部挡土墙重力产生的反弯矩平衡边坡推力弯矩。这种结构具有受力合理的特点，使边坡工程造价大幅度降低，且对地质条件的依赖很小，所以适用性很强。也正是由于这种结构，要求边坡要有一定斜度（一般与铅垂线夹角20度），这意味着边坡支挡要占一定空间。但是，某些没有放坡空间的边坡工程，斜桩自平衡挡墙的应用就受到限制。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种用于填方和半填方边坡支护的桁架式挡土墙，本挡土墙不需要场地地质提供锚拉条件和放坡空间，坡底不大面积开挖，降低施工风险，还可降低工程造价、便于施工和减短工期。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：

一种桁架式挡土墙，包括嵌入坡底岩层或土层中的下部桩基础，下部桩基础上端通过承台梁与上部桁架结构连接；上部桁架结构包括上弦立柱、下弦立柱、水平腹梁、斜腹梁、横向连梁和挡土板，上弦立柱由若干根形成一排并位于内侧，下弦立柱由与上弦立柱一一对应的若干根也形成一排并位于上弦立柱外侧，下弦立柱之间分别通过若干横向连梁连接形成网格结构；每根上弦立柱和与之对应的下弦立柱之间通过若干水平腹梁及斜腹梁连接，斜腹梁位于两水平腹梁之间并将上弦立柱、下弦立柱和两水平腹梁构成的矩形分隔为两三角形；相邻两上弦立柱之间通过挡土板连接形成一体的挡土墙；

所有上弦立柱上端以及所有下弦立柱上端分别通过顶梁连接，在两顶梁之间设有顶板以在上部桁架结构上端形成平台结构。

所述承台梁在填土部分设置承台底板，用于承担反压土体荷载，利用反压土体重量G来平衡竖向桁架挡土结构的倾覆弯矩和内侧受拉桩基础的拉力。

进一步地，在每根上弦立柱下部内侧与承台梁之间设有三角形隔墙。隔墙采用抗拉强度高，同时又能承受回填土挤压的材料和结构，以分摊上弦立柱的拉力。

下部桩基础由位于外侧的受压桩基础、位于中间的中间桩基础和位于内侧的受拉桩基础构成的矩阵结构；上弦立柱位于中间桩基础之上，下弦立柱位于受压桩基础之上。也可不设内侧的受拉桩基础、承台底板，这时外侧的桩基础受压，中间桩基础变为内侧桩基础受拉。

上部桁架结构中，上弦立柱与下弦立柱之间可增设有一排中间立柱，中间立柱通过若干横向连梁形成网格结构；中间立柱与上弦立柱之间以及中间立柱与下弦立柱之间通过若干水平腹梁和斜腹梁连接，这样可以形成更大的边坡挡墙。

本发明是一种竖向放置的悬臂桁架结构体系，主要是利用桁架三角形结构布置的受力合理性和稳定性，以提高档土结构的承载能力和抗侧移能力。同时，利用承台上部反压土体重量G来平衡竖向桁架挡土结构的倾覆弯矩。