重力式擋土墻的案例
有限元模擬重力式擋土墻，支擋結構仿真系列（一）
有限元模擬重力式擋土墻，支擋結構仿真系列（一）
模型概況
支擋結構型式：混凝土重力式擋土墻
墻背摩擦條件：光滑
墻背直立
模擬的目標
1、墻后土體的靜止土壓力、主動土壓力
2、墻后土體的極限平衡狀態
模型的注意事項
1、模擬墻后土體主動土壓力時，擋土墻繞 A 點逆時針轉動
2、定義墻背與土體之間的“光滑接觸面”
（接觸面的詳細設置方法，請移步 https://www.yqgqt.org.cn/content/post/441740 ）
有限元模型
靜止土壓力
墻背位移趨近于 0，得到墻后土體的靜止土壓力
墻背位移曲線
土體靜止土壓力曲線
主動土壓力
完全約束 A 點，以 A 點為原點，墻背為 R 軸，建立極坐標系，定義 B 點發生周向位移 0.003m（墻高的 0.1%）
擋土墻繞 A 點逆時針轉動，擋土墻的位移矢圖
主動土壓力曲線
土體在極限平衡狀態下的塑性應變
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重力式擋土墻三種形式的圖片
重力式擋土墻的施工流程圖
重力式擋土墻與一般擋土墻的區別
支擋土的側壓力的構筑物或構件稱擋土墻，重力式擋土墻，是依靠其自己的重量來抵擋土的側壓力而保持自身的穩定，平衡。
不是依靠其自身重量來抵擋土的側壓力而保持自身的穩定，平衡。就不是重力式擋土墻了。一般擋土墻中包括重力式擋土墻，等其它墻形。
材料上：絕大多數為毛石漿砌或干砌的。也有用毛石混凝土澆筑的。
重力式擋土墻適用條件
適用于一般地區、浸水地區和地震地區的路肩、路堤和路塹等支擋工程。墻高不宜超過12m，干砌擋土墻的高度不宜超過6m。高速公路、一級公路不應采用干砌擋土墻。
重力式擋土墻基礎施工要求
①應將基底表面風化、松軟土石清除；
②硬質巖石基坑中的基礎，宜滿坑砌筑；
③雨季在土質或易風化軟質巖石基坑中砌筑基礎時，應在基坑開挖好后及時封閉坑底。當基底設有向內傾斜和穩定橫坡時，應采取臨時排水措施，輔以必要座漿后安砌基礎；
④采用臺階式基礎時，臺階與墻體應連在一起同時砌筑，基底及墻趾臺階轉折處不得砌成垂直通縫，砌體與臺階壁間的縫隙砂漿應飽滿；
⑤基坑應隨砌筑分層回填夯實，并在表面留3%的向外斜坡。
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浸水擋土墻：
沿河路堤，在傍水的一側設置擋土墻，可以防止水流對路基的沖刷和侵蝕，也是減少壓縮河床的有效措施。
2
按擋土墻結構形式劃分（這里只涉及幾種常見擋土墻）
重力式擋土墻：
是以擋土墻自身重力來維持擋土墻在土壓力作用下的穩定。它是我國目前常用的一種擋土墻。
常見的重力式擋土墻高度一般在5～6 m以下，大多采用結構簡單的梯形截面形式，對于超高重力式擋土墻（一般指6m以上的擋墻）即有半重力式、衡重力式等多種形式。
重力式擋土墻可根據其墻背的坡度分為以下幾種類型（如下圖）：
重力式擋土墻和懸臂式擋土墻的示意圖（如下圖）：
薄壁式擋土墻：
包括懸臂式擋土墻和扶壁式擋土墻兩種；一般墻高6m以內采用懸臂式，6m以上采用扶壁式。
◆ 懸臂式擋土墻：
是由立板（墻面板）和底板（墻趾板和墻踵板）兩部分組成，一般形式為如下圖所示：
◆ 扶壁式擋土墻：
當擋土墻的墻高h>10m時，為了增加懸臂的抗彎剛度，沿墻長縱向每隔0.8~1.0m，設置一道扶壁。
錨定式擋土墻：
包括錨桿式和錨定板式兩種
◆ 錨桿式擋土墻：
是由預制的鋼筋混凝土立柱、擋土板構成墻面，與水平或傾斜的鋼錨桿聯合組成。錨桿的一端與立柱連接，另一端被錨固在山坡深處的穩定巖層或土層中。
◆ 定板式擋土墻：
是由鋼筋混凝土墻面、鋼拉桿、錨走板以及其間的填土共同形成的一種組合擋土結構。
加筋土擋土墻：
是在土中加入拉筋，利用拉筋與土之間的摩擦作用，改善土體的變形條件和提高土體的工程特性，從而達到穩定土體的目的。由面板、拉筋組成，依靠填土、拉筋之間的摩擦力使填土與拉筋結合成一個整體。
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浸水擋土墻：沿河路堤，在傍水的一側設置擋土墻，可以防止水流對路基的沖刷和侵蝕，也是減少壓縮河床的有效措施。
▉ 按照擋土墻的結構形式劃分（這里只涉及幾種常見的擋土墻）：
重力式擋土墻：是以擋土墻自身重力來維持擋土墻在土壓力作用下的穩定。它是我國目前常用的一種擋土墻。
常見的重力式擋土墻高度一般在5～6 m以下，大多采用結構簡單的梯形截面形式，對于超高重力式擋土墻（一般指6m以上的擋墻）即有半重力式、衡重力式等多種形式。
重力式擋土墻可根據其墻背的坡度分為以下幾種類型（如下圖）：
重力式擋土墻和懸臂式擋土墻的示意圖（如下圖）：
薄壁式擋土墻：包括懸臂式擋土墻和扶壁式擋土墻兩種；一般墻高6m以內采用懸臂式，6m以上采用扶壁式。
◆ 懸臂式擋土墻：是由立板（墻面板）和底板（墻趾板和墻踵板）兩部分組成，一般形式為如下圖所示：
◆ 扶壁式擋土墻：當擋土墻的墻高h>10m時，為了增加懸臂的抗彎剛度，沿墻長縱向每隔0.8~1.0m，設置一道扶壁。
錨定式擋土墻：包括錨桿式和錨定板式兩種
◆ 錨桿式擋土墻：是由預制的鋼筋混凝土立柱、擋土板構成墻面，與水平或傾斜的鋼錨桿聯合組成。錨桿的一端與立柱連接，另一端被錨固在山坡深處的穩定巖層或土層中。
◆ 定板式擋土墻：是由鋼筋混凝土墻面、鋼拉桿、錨走板以及其間的填土共同形成的一種組合擋土結構。
加筋土擋土墻：是在土中加入拉筋，利用拉筋與土之間的摩擦作用，改善土體的變形條件和提高土體的工程特性，從而達到穩定土體的目的。由面板、拉筋組成，依靠填土、拉筋之間的摩擦力使填土與拉筋結合成一個整體。
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路堤擋土墻：設置在高填土路提或陡坡路堤的下方，可以防止路堤邊坡或路堤沿基底滑動，同時可以收縮路堤坡腳，減少填方數量，減少拆遷和占地面積。
山坡擋土墻：設置在路塹或路堤上方，用于支撐山坡上可能坍滑的覆蓋層、破碎巖層或山體滑坡。
浸水擋土墻：沿河路堤，在傍水的一側設置擋土墻，可以防止水流對路基的沖刷和侵蝕，也是減少壓縮河床的有效措施。
▉ 按照擋土墻的結構形式劃分（這里只涉及幾種常見的擋土墻）：
重力式擋土墻：是以擋土墻自身重力來維持擋土墻在土壓力作用下的穩定。它是我國目前常用的一種擋土墻。
常見的重力式擋土墻高度一般在5～6 m以下，大多采用結構簡單的梯形截面形式，對于超高重力式擋土墻（一般指6m以上的擋墻）即有半重力式、衡重力式等多種形式。
重力式擋土墻可根據其墻背的坡度分為以下幾種類型（如下圖）：
重力式擋土墻和懸臂式擋土墻的示意圖（如下圖）：
薄壁式擋土墻：包括懸臂式擋土墻和扶壁式擋土墻兩種；一般墻高6m以內采用懸臂式，6m以上采用扶壁式。
◆ 懸臂式擋土墻：是由立板（墻面板）和底板（墻趾板和墻踵板）兩部分組成，一般形式為如下圖所示：
◆ 扶壁式擋土墻：當擋土墻的墻高h>10m時，為了增加懸臂的抗彎剛度，沿墻長縱向每隔0.8~1.0m，設置一道扶壁。
錨定式擋土墻：包括錨桿式和錨定板式兩種
◆ 錨桿式擋土墻：是由預制的鋼筋混凝土立柱、擋土板構成墻面，與水平或傾斜的鋼錨桿聯合組成。錨桿的一端與立柱連接，另一端被錨固在山坡深處的穩定巖層或土層中。
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山坡擋土墻：設置在路塹或路堤上方，用于支撐山坡上可能坍滑的覆蓋層、破碎巖層或山體滑坡
浸水擋土墻：沿河路堤，在傍水的一側設置擋土墻，可以防止水流對路基的沖刷和侵蝕，也是減少壓縮河床的有效措施
2.按照擋土墻的結構形式劃分，我們一般將擋土墻分為以下幾種類型（這里只涉及幾種常見的擋土墻）：
重力式擋土墻：是以擋土墻自身重力來維持擋土墻在土壓力作用下的穩定。它是我國目前常用的一種擋土墻。常見的重力式擋土墻高度一般在5～6 m以下，大多采用結構簡單的梯形截面形式，對于超高重力式擋土墻（一般指6m以上的擋墻）即有半重力式、衡重力式等多種形式。
重力式擋土墻可根據其墻背的坡度分為以下幾種類型（如下圖）：
重力式擋土墻和懸臂式擋土墻的示意圖（如下圖）：
薄壁式擋土墻：包括懸臂式擋土墻和扶壁式擋土墻兩種；一般墻高6m以內采用懸臂式，6m以上采用扶壁式
懸臂式擋土墻：是由立板（墻面板）和底板（墻趾板和墻踵板）兩部分組成，一般形式為如下圖所示：
扶壁式擋土墻：當擋土墻的墻高h>10m時，為了增加懸臂的抗彎剛度，沿墻長縱向每隔0.8-1.0m，設置一道扶壁
錨定式擋土墻：包括錨桿式和錨定板式兩種
錨桿式擋土墻：是由預制的鋼筋混凝土立柱、擋土板構成墻面，與水平或傾斜的鋼錨桿聯合組成。錨桿的一端與立柱連接，另一端被錨固在山坡深處的穩定巖層或土層中
定板式擋土墻：是由鋼筋混凝土墻面、鋼拉桿、錨走板以及其間的填土共同形成的一種組合擋土結構。
展開 擋土墻邊坡支護效果的有限元數值模擬 ￥59
重力式擋土墻是中小型邊坡支護的首選方案。做重力式擋土墻設計時，一般要進行抗滑、抗傾覆和地基承載力驗算。其中非常重要的一點是求解作用在擋土墻上的土壓力。計算土壓力的理論很多，經典的有朗肯土壓力理論，庫倫土壓力理論，它們各自有不同的理論假設（此處不再贅述）。由于多方面的理論假設，使得計算的土壓力以及破壞面與實際情況存在一定的偏差。為此，新君采用有限元來計算擋墻的支護效果。
邊坡及擋墻設計剖面如圖1，擋墻高6米。通過強度折減計算，擋墻加固后的邊坡穩定性大概在1.08（本次計算坡頂荷載做了一定的放大，實際沒有這么大）。圖2/3/4分別為經強度折減后處于極限狀態時，邊坡的位移、水平應力和塑性應變。破壞面基本是從墻踵到荷載右下角連成的平面。在墻趾處也發生了較大變形，墻地面有發生滑移的跡象。另外，在墻背頂部一定深度范圍內，形成拉張裂縫，這與朗肯粘性土壓力理論比較吻合。此外，從水平應力來看，墻背最大應力基本集中在距離擋墻底部三分之一擋墻高度處，這也跟朗肯和庫倫土壓力理論較為一致。總體來看，在圖1這種情況下，該擋墻方案似乎存在安全隱患。
下期爭取綜合對比一下朗肯、庫倫土壓力理論計算結果，理正擋土墻驗算結果，有限元擋墻模擬結果，看看平常工程設計中常用的理論或工具，是否存在較大偏差，哪種驗算方法更科學合理、貼近實際。
圖1 擋土墻邊坡支護方案
圖2 強度折減后的位移云圖
圖3 強度折減后的水平應力
圖4 強度折減后的塑性應變
圖5 坡肩水平位移隨折減系數變化
展開 abaqus 插件發布，包裹式加筋土擋墻一鍵完成建模
abaqus 插件發布，包裹式加筋土擋墻一鍵完成建模
本次發布的 abaqus 前處理插件 geogrid，能夠快速完成上圖所示包裹式加筋土擋墻模型的快速構建。
當傾角 a 小于90度、鋪設長度不等長，同時要考慮分層填筑、筋土界面的時候，模型的建立變得繁瑣。建模計算的效率很低。
采用"面像對象"的 abaqus python 開發技術，開發了基于 GUI 界面和命令行的前處理參數化建模插件。
GUI 界面
下圖是 geogrid GUI 插件的截圖，用戶可以在 python 零基礎的情況下，快速無障礙一鍵完成所有前處理工作。
同時，geogrid 插件通過一種 python 腳本“編譯使用”的新使用方法，可以更靈活的在命令行使用。
在命令行使用
對 python 語言有了解的用戶，在命令行使用 geogrid 插件，可以實現高度靈活性。尤其是在模型參數已經穩定之后，只需要 4 條命令就能完成前處理和提交計算任務的所有工作。
geogrid 配套視頻、源文件、開發全流程視頻課程 即將推出，敬請關注本人技術鄰賬號
視頻鏈接：【GUI, 二次開發】面向對象的 abaqus python 插件 —— geogrid （https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c13463?nagivator=course）
源文件下載鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/463365
展開 ABAQUS 巖土仿真，擋墻與填土接觸面設置 ￥1.25
本文是在《有限元模擬重力式擋土墻，支擋結構仿真系列（一）》的基礎上（https://www.yqgqt.org.cn/content/post/441610)，介紹擋土墻“墻背-填土”接觸面的設置方法。
模型的尺寸、材料參數、及說明，請移步（https://www.yqgqt.org.cn/content/post/441610)。
收費部分提供1個視頻和兩個壓縮包：
1、提供的視頻是演示“墻背-填土”接觸面設置過程的。
2、“接觸面，及后面步驟都沒有設置.rar ”壓縮包是專門為本文準備的。解壓后的模型“接觸面”之前的步驟都已經設置完畢，剩下接觸面及后面步驟沒有設置，留給感興趣的朋友對照視頻來練習設置接觸面。
3、“完整.rar ”壓縮包包含完整的擋土墻仿真過程。
如有疑問請直接留言、或者私信，會在第一時間進行回復。謝謝！
展開 鐵路工程之路基附屬工程
將除了地基處理和主體工程外的所有工程都列在路基附屬內了，它包括路基支擋、路基防護、路基排水以及附屬設施。因為路基附屬設施較少，通常將非路基本體外的結構統稱為附屬工程。
路基支擋結構：主要有重力式擋土墻、短卸荷板式擋土墻、懸臂式和扶壁式擋土墻、錨桿擋土墻、錨定板擋土墻、加筋土擋土墻、土釘墻、抗滑樁、樁板式擋土墻、預應力錨桿。除前三種外其余均有預應力或錨桿施工，相對前三種較為繁瑣些，從而也限制了其施工區域，除前三種外其余幾種基本不在路堤區域出現，前三種則出現范圍較廣些。
路基防護工程：主要是指邊坡防護，或指路基主體邊坡、或指路塹邊坡的防護。最為常見的是植被（植物）防護，經常漿砌片石骨架、混凝土骨架搭配，低矮路基也有單獨出現的情況；在部分圍巖較好的石質路塹的地段也會掛網錨噴的支護方式；通常為了美觀邊坡上都會有植被種植，當然也有特殊情況，全部采用漿砌片石砌筑、或混凝土澆筑等方式防護。
路基排水：主要以地表排水溝的方式出現，也會有蓋板溝、急流槽等少量出現。
附屬設施：包括欄桿、檢查梯、隔離柵欄。
展開 沉井與沉箱的分類、構造、施工流程及優缺點比較
⑵沉井下沉：鑿除素混凝土墊層，挖土下沉。
⑶接長井壁。
⑷沉井封底。
2. 沉井施工方法的選取，應取決于場地水文地質條件，施工場地的大小、沉井用途、沉井施工對周圍構造物的影響程度、施工設備的狀況及成本等因素。
⑴排水下沉：當沉井所穿過的土層透水性差，不會出現大量滲水現象，或者不會因為排水導致流砂及井底土體隆起失穩時，可采用排水法下沉。
⑵不排水下沉：當沉井所穿過的土層不穩定，地下涌水量大，可能產生流砂、井底土體隆起失穩時，需考慮采用不排水下沉法。
⑶中心島式下沉：為將施工引起的地表沉降對周圍建筑物影響降至最小，可考慮采用中
心島式下沉工藝，它利用挖槽吸泥機沿井壁內側一面挖槽，一面向槽內補漿，沉井逐漸下沉，沉井壁的內外兩側均處于泥漿護壁槽內。
2. 沉箱
（1） 沉箱分類
a. 按箱體構成材料：沉箱按箱體構成材料可分為混凝土沉箱、鋼殼沉箱及混合沉箱。
b. 按施工中是否有人作業：沉箱按施工中是否有人作業可分為有人工法及無人工法。
c. 除上述沉箱外，還有一種也被稱為沉箱的構筑物，其外形象一只有底無蓋的箱子，因其不用壓縮空氣,可稱無壓沉箱。它只能在水中而不能在土中下沉，故它和氣壓沉箱不同，可作為重力式擋土墻，在港口、碼頭等水流平穩的地區使用較多。
（2） 構造
箱體結構基本包括：井壁、刃腳、內隔墻、底板、頂蓋、氣筒、氣閘（包括中央氣閘、人用變氣閘及料用變氣閘）及人孔等。
（3） 沉箱施工
a. 沉箱施工流程
沉箱施工流程與沉井相類似，區別在于：底板制作在下沉加氣前完成；下沉至地下水位0.5——1m 左右開始加氣下沉。
b.
展開 
基于達索系統3D體驗平臺的鐵路土建工程BIM協同設計技術研究 | 達索系統百世慧?
圖3 路堤路塹分界點與基床BIM設計成果
（2）支擋結構設計
路基支擋結構主要包括樁板式擋土墻、重力式擋土墻、懸臂式擋土墻、扶壁式擋土墻、U型槽（塢式擋土墻）等常用類型。采用知識工程等參數化手段，創建支擋結構模板。
將U型槽通用工程模板及設計信息表添加到資源表，利用Action功能調用模板，循環讀取空間骨架線及設計信息表中的U型槽尺寸參數，通過SetAttributeReal（）函數為U型槽工程模板賦值，使用InstantiateTemplate()函數完成U型槽實例化，BIM設計成果如圖4所示。
圖4 U型槽BIM模型及骨架圖示
3. 隧道裝配設計
不同類型隧道工程構件在幾何特征上存在差距：對于山嶺隧道，每一段襯砌結構以圍巖級別及埋深作為分類參數，不同類型襯砌的內輪廓相同，初支和二襯厚度不同；大部分隧道洞室采用相同的結構型式，僅尺寸參數取值不同；對于使用通用楔形管片的盾構隧道，每一環管片通常都由封頂塊、臨接塊和標準塊三種形式拼裝而成，沿線路方向所有管片環只存在空間位置的區別，幾何特征完全相同。
上述幾何特征上的區別引起構件模板設計及模型實例化方法的不同，各類隧道工程構件的BIM模板如圖5所示。
圖5 各類隧道構件BIM模板
根據不同類型構件的幾何特征變化規律，創建以骨架為輸入元素的標準參數化模板庫。通過達索系統知識工程工具，讀入表格數據并識別構件骨架線特征，調用所需構件BIM模板并進行參數賦值，實現批量裝配并最終完成全隧道BIM設計。
四、土建工程專業間接口設計技術
在BIM協同設計環境下，不同專業人員基于同一數據庫、同一三維地形協同工作。
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