我先前看了本坛子里的帖子“挡土墙设计需要注意的几个问题——张幼书”,张先生是个很有工程经验的前辈,在原帖中我学到了很多东西。但对于原文中的一些观点我一直心存疑惑,本来写在了原帖中,但好像被原帖中一片赞许声淹没了,所以再次拿出来和前辈大侠们讨论一下。
“《水工挡土墙设计规范》之6.1.6条文解释中这样说:“对于按圆弧布置的挡土墙,根据土压力作用原理,水平力垂直于墙背方向,故取相邻两道永久缝之间的墙体部分作为稳定计算单元较为合理;但在一般情况下,沿弧长方向取1延米作为稳定计算单元是偏于安全的。”
原文作者的观点:“对于重力式挡土墙,这段解释是正确的,因为重力式墙主要是靠自重来稳定。但对于悬壁式和扶壁式墙,“沿弧长方向取1延米作为稳定计算单元是偏于安全的”这话是否正确就很值得研究。”
我的看法:
1、估计原规范的考量为:假设按按朗肯公式,挡墙重力作用的中心线算是外弧,土压力作用面算是内弧,内弧弧长肯定小于外弧弧长,所以用单位外弧长所算的稳定系数肯定是偏于安全的。虽然圆弧布置的拖板面积肯定小于直线布置的面积,但是土压力作用的长度也减小了啊。
2、扶壁式挡墙和悬臂式挡墙本质上应该也是重力式挡墙,土压力一般都是从墙顶到墙底三角形(或梯形)分布。只不过算自重时前者大部分重力是拖板上的土重贡献的。
3、按原文作者的理解来举个极端的例子,我的挡墙如果是封闭圆布置的情况呢(该情况的实际抗滑安全系数应该是无限大,虽然此情况的总的拖板面积是与其周长相等的直线布置的挡墙拖板面积相比最小的)
因此,本命题的实际模型其实很简单:挡墙沿某一半径环向布置,其所受土压力的水平方向合力应该等于作用在该圆环割线上的土压力合力(不信可以自己积分算一下),但由于圆环布置的挡墙总的重力大于直线布置的挡墙,因此其安全系数应该比较大。(估计某大学本科理论力学期末考试应该可以出类似题目)