(内蒙古工业大学 土木工程学院，内蒙古 呼和浩特 050051)
摘 要： 文章采用钢筋混凝土扶臂 式挡土墙形式进行设计，运用安全系数法进行稳定性验算，并对靶场挡土墙设计中所遇到的 问题进行了合理的解答。
关键词：靶场；挡土墙设计；稳定性分析
中图分类号：TU476+.4 文献标识码：A 文章编号 ：1007—6921(2009)18—0101—02
靶场挡土墙是用来阻挡子弹飞出，并支承墙基填土，防止其变形或失稳的一种构筑物。 以往工程上挡土墙多采用毛石结构，常见的断面形式有直立式，倾斜式及台阶式等。在确定 本文中挡土墙的设计方案时，考虑到其特殊用途及其技术的可行性和可靠性，采用了钢筋混 凝土扶臂式进行设计，并对这种新型构筑物在设计过程中所遇到的问题进行了合理的解答， 供同类工程设计时参考。
1 挡土墙设计
1.1 基础资料
本挡土墙所处场地的复杂程度等级为二级，地基的复杂程度等级为三级，岩土工程勘察 等级为乙级，建筑物重要性等级为乙级，建筑场地类别为Ⅲ类，场地为对建筑抗震一般地段 。挡土墙的基本尺寸如图1所示。.gif)
1.2 设计参数
依据本工程的《地质勘察报告》知，该挡土墙墙背填料的内摩擦角为φ=30°（属砂质土 ），填料标准容重γ=20KN/m3，填土与墙背间的摩擦角δ=90°，基底摩擦系数μ=0.40（ 换砂），地基容许承载力R=150KN,建筑材料为混凝土，其容重γ=25KN/m3。
1.3 结构分析与设计计算
1.3.1 风荷载计算
垂直作用于建筑物表面上的风荷载标准值的计算公式为：
ωk=βzμsμzω0 （1）
式中：ωk—风荷载标准值（KN/m2）；
βz—高度Z处的风振系数；
μs—风荷载体型系数；
μz—风压高度变化系数；
ω0—基本风压（KN/m2）。
根据《GB5009—2001》及有关规定，得到风压高度变化系数μz=1.14，结构在Z高度处的 风振系数βz=1.438，风荷载体型系数μs=1.30，基本风压ω0=0.55，由公式（1）可 以计算出垂直作用于挡土墙表面上的风荷载=ωk=1.17（KN/m2）。
1.3.2 挡土墙的土压力计算
根据挡土墙受力后的位移情况，土压力分为主动土压力、被动土压力、静止土压力。边 坡支挡结构土压力计算时，可按主动土压力计算其计算公式（2）所示。
式中：Ea—主动土压力；
φc—主动土压力增大系数，土坡高度＜5m时，宜取1.0。 高度为5～8m时宜取1 .1，高度＞8m时宜取1.2。
γ—填土的重度；
h—挡土结构的高度；
Ka—主动土压力系数，取0.5。
本挡土墙采用库仑理论确定土压力。应当注意的是：主动土压力增大系数是根据土坡高 度来确定的，不是根据挡土墙的墙体结构高度来确定的。则：Ea=125KN。
主动土压力强度分布图如图3所示。
1.3.3 挡土墙自重
挡土墙的自重取单位长度计算G=0.35×16×25×1.0=140(KN)
2 挡土墙稳定性验算
计算挡土墙土压力，地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载能力极限状态下 荷载效应的基本组合，但其分项系数均为1.0。
2.1 抗滑移稳定性验算
由公式来确定。计算简图见图3。
（E1原作用点在距上部1/3处如右图）
其中：Gn=Gcosα0,Gr=Gsinα0，Ean=Ecos(α-α0-δ)，Ear=Es in(α-α0-δ)
式中：G—挡土墙每延米自重；
α0—挡土墙基底的倾角；
α—挡土墙墙背的倾角；
δ—土对挡土墙墙背的摩擦角；
μ—土对挡土墙基底的摩擦系数。
由图3可知挡土墙基底倾角α=0°，挡土墙墙背倾角α=90°，土对挡土墙墙背的摩擦角 δ=9°，土对挡土墙基底的摩擦系数μ=0.40，则：Gn=445KN。
上部11m高挡土墙为一端固定，一端自由的悬臂构件，承受风荷载作用，计算得出固定 端剪力值E1为6.430KN，E=E1+Ea=131.430KN，则：
Ear=Esin(α-α0-δ)=131.430×0.98
=128.80(KN)，
Kan=Ecos(α-α0-δ)=131.430×0.156
=20.500(KN)
2.2 抗倾覆稳定性验算
其中Eax=Esin(α-δ)，Eaz=Ecos(α-δ),Xf=b-zcotα,Zf=Z-btanα。
式中：Z—土压力作用点离墙踵的高度；
X0—挡土墙离墙趾的水平距离；
b—基底的水平投影宽度。
Eax=Esin(α-δ)=131.430×0.98
=128.800 (KN)
Eaz=Ecos(α-δ)=131.430×0.156
=20.500(KN)
Zf=1.67,Xf=4.2
2.3 墙身强度验算
钢筋混凝土悬臂式挡土墙墙高不应超过8m，当墙高大于8m时，宜采用扶壁式钢筋混凝土挡土 墙。因为工程示例墙高为16m，所以作成带有扶壁的挡土墙。因为挡土墙填土高度为5m，所 以对结构承受风荷载的抗力作了重点分析，利用堆土的土重来平衡风荷载对基底的倾覆弯矩 。挡土墙既承受土的主动土压力，又借助于土的重度来平衡风荷载对基底的倾覆弯矩。上述 计算已经能够说明结构具有了自身的稳定性，下面对结构强度的计算则是确保结构在使用过 程中不发生破坏，对结构的正常使用提供了可靠的依据。计算模型简图如下图5所示。
不难得出扶壁的上表面与挡土墙的交接面为薄弱部位，需要对此加以重视。从弯矩包络图中 得出此处弯矩值为47．150KN·m，因为扶壁为4m间隔做，存在使3m的范围内墙身处于自由 状态，为了加强对此处的约束作用，所以在扶壁的上表面加钢筋混凝土梁，平衡由风荷载对 此处产生的弯矩。
对于墙身与基础交接处还需验算由于局部荷载或集中反力作用下的受冲切承载力。
由公式F1(0.7βhft+0.15δpc,m)ηumh0，得到：
(0.7βhft+0.15σpc,m)ηumh0=1222.235(KN)＞F1=0.35×16×25=140( KN)，满足要求。
3 结束语
通过对靶场挡土墙这种新型建筑物进行设计分析，得出如下的结论：
①不同用途的挡土墙在设计中应各有其侧重，靶场挡土墙作为一种新型建筑物，可 将建筑工程中的其他一些设计思想运用到挡土墙设计中，如在扶臂上表面加钢筋砼土梁等。
②如何在众多形式的挡土墙中选择一种适合现场条件的档土墙结构是当前挡土墙设 计中关键的一步，设计者应进行本类的优选设计和各类之间优选比较，最后确定一种技术、 经济状况最优、现场适应性最好的挡墙方案用于本工程。
③为适应地基沉降，每隔一定距离必须分缝，分缝的间距不能太大，一般宜控制在1 0～20m之间，尤其是挡土墙轴线的转角处、荷载急剧变化点，需增设沉降缝。
④墙背后需设置一道反滤排水孔，孔内填土侧填筑反滤料，以确保能及时排除土体 中水分，保持土的抗剪强度与含水率，从而保证墙背面的水平土压力在设计情况下，变化幅 度不致过大。
⑤对于土压力分布问题尽管众说纷坛，但是从模型试验、现场实测的结果和一些理 论推导来看，墙背土压力分布多是呈曲线的，但是由于按直线和曲线分布计算的合力大小相 差不大，所以关键是计算合力作用点。
［参考文献］
［1］ 建筑地基基础设计规范（GB50007-2001）［S］.北京：中国建筑工业出版社， 2002.
［2］ 北京市建筑设计研究院建筑结构专业技术措施［M］.北京：中国建筑工业出 版社，2007.
［3］ 建筑结构荷载规范（GB50009-2001）［S］.北京：中国建筑工业出版社，2002 .
［4］ 赵明阶，何光春，王多垠边坡工程处治技术［M］北京：人民交通出版 社，2003.