常用墙厚砖砌挡土墙的挡土高度计算

吴 建 辛

(河北盛合电力工程设计有限公司，河北 唐山 063000)

常用墙厚砖砌挡土墙的挡土高度计算

吴 建 辛

(河北盛合电力工程设计有限公司，河北 唐山 063000)

对构筑物中常用墙厚为240 mm,370 mm,420 mm的砖砌挡土墙最大挡土高度进行了计算，并结合砖砌挡土墙抗弯和抗剪承载力值，得出了不同墙厚砖砌挡土墙的适用挡土高度，以供参考借鉴。

挡土墙,砌体,挡土高度,抗弯承载力,抗弯构件

0 引言

一般构筑物主要起到对主体建筑的辅助作用，采用砌体结构取材方便、造价低廉、较为经济实用，如配电室等构筑物地下室外墙采用砖砌挡土墙就是常用的设计方案。地下室外墙作为挡土墙承受地下室外侧土压力，地下室的高度加大挡土墙承担的土压力随之增大，土压力产生的弯矩和剪力也越大。砖砌体结构抗弯承载能力和抗剪承载能力较差，随着地下室高度的加大墙体厚度应加厚。通过对砖砌挡土墙抗弯和抗剪承载力的验算，计算探讨常用墙厚的砖砌挡土墙能够承载的最大挡土高度，作为砖砌挡土墙的设计参考。

1 计算模型和计算方法

一般在具体工程设计实例中，地下室挡土墙墙背直立、光滑、填土面水平，地面有部分建筑材料堆载。常用作法挡土墙上端室外自然地坪附近有圈梁，下端锚入基础，上下端均有固定约束，墙体按两端固接考虑。

2 计算过程

2.1 设计资料

某配电室地下室采用砖砌挡土墙，室内地面为±0.000 m，室内外高差300 mm。圈梁底标高为-0.300 m，墙厚d=240 mm(370 mm，420 mm)，墙高(土中)H，砌筑材料采用MU10烧结砖和M10水泥砂浆，地面堆载q0=5 kN/m2。填土容重γ=18 kN/mm3，主动土压力系数Ka=0.5。砖砌挡土墙剖面详见图1。地下水位在基础埋深以下影响不计。

2.2 240 mm厚砖砌挡土墙挡土高度计算

1)根据《土力学地基基础》计算土压力：

q1=q0·Ka= 5×0.5=2.500 kN/m。

q2′=γ·H·Ka=18×H×0.5=9HkN/m。

q2=1.2(q1+q2′)=1.2×(2.500+9H)=(3+10.800H)kN/m。

2)根据《建筑结构静力计算手册》计算挡土墙内力：

上下有圈梁约束，墙体按固端考虑计算如下：

Mmax=MA=q1·H2/12+q2·H2/20=2.500×H2/12+(3+10.800H)×H2/20=(0.540H3+0.358H2)kN·m。

Vmax=VA=q1·H/2+7q2·H/20=2.500×H/2+7×(3+10.800H)×H/20=(3.780H2+2.300H)kN。

3)根据现行GB 50003—2001砌体结构设计规范(简称《砌规》)计算砖砌挡土墙强度设计值：

据《砌规》查得：MU10烧结普通砖M10水泥砂浆砌体砌筑砖墙。

沿齿缝弯曲抗拉强度设计值ftm=0.8×0.33=0.264 MPa；抗剪强度设计值fv=0.8×0.17=0.136 MPa。

取1 m宽墙体计算单元且按矩形截面计算：

截面抵抗矩W=b·h2/6=1 000×2402/6=9.600×106mm3。

截面内力臂z=2h/3=2×240/3=160 mm。

砌体受弯承载力ftmW=0.264×9.600=2.534 kN/m。

砌体受剪承载力fvbz=0.136×160=21.760 kN。

4)根据以上步骤结果计算砖砌挡土墙最大挡土高度Hmax(m)：

据《砌规》查得：M≤[M]；V≤[V]；γα=0.75。

MA≤[M]=γα·ftmW即0.540H3+0.358H2≤0.75×1.426。

VA≤[V]=γα·fvbz即3.780H2+2.300H≤0.75×21.760。

可得方程式:

0.540H3+0.358H2≤1.901

(1)

3.780H2+2.300H≤16.320

(2)

且据已知条件H≥0且为实数

(3)

由式(1)据盛金公式解得H≤1.329 m。

由式(2)据求根公式解得H≤1.796 m。

故Hmax=H=1.329 m。

2.3 370 mm厚砖砌挡土墙挡土高度计算

式(1)～式(3)计算过程与2.2(240 mm厚砖砌挡土墙挡土高度计算)相同。

取1 m宽墙体计算单元且按矩形截面计算：

截面抵抗矩W=b·h2/6=1 000×3702/6=22.817×106mm3。

截面内力臂z=2h/3=2×370/3=246.667 mm。

砌体受弯承载力ftmW=0.264×22.817=6.024 kN/m。

砌体受剪承载力fvbz=0.136×246.667=33.547 kN。

根据以上步骤结果计算砖砌挡土墙最大挡土高度Hmax(m)：

据《砌规》查得：M≤[M]；V≤[V]；γα=0.75。

MA≤[M]=γα·ftmW即0.540H3+0.358H2≤0.75×6.024。

VA≤[V]=γα·fvbz即3.780H2+2.300H≤0.75×33.547。

可得方程式：

0.540H3+0.358H2≤4.518

(4)

3.780H2+2.300H≤25.160

(5)

且据已知条件H≥0且为实数

(6)

由式(4)据盛金公式解得H≤1.831 m。

由式(5)据求根公式解得H≤2.294 m。

故Hmax=H=1.831 m。

2.4 420 mm厚砖砌挡土墙挡土高度计算

式(1)～式(3)计算过程与2.2(240 mm厚砖砌挡土墙挡土高度计算)相同。

取1 m宽墙体计算单元且按矩形截面计算：

截面抵抗矩W=b·h2/6=1 000×4202/6=29.400×106mm3。

截面内力臂z=2h/3=2×420/3=280 mm。

砌体受弯承载力ftmW=0.264×29.400=7.762 kN/m。

砌体受剪承载力fvbz=0.136×280=38.080 kN。

根据以上步骤结果计算砖砌挡土墙最大挡土高度Hmax(m)：

据《砌规》查得：M≤[M]；V≤[V]；γα=0.75。

MA≤[M]=γα·ftmW即0.540H3+0.358H2≤0.75×7.762。

VA≤[V]=γα·fvbz即3.780H2+2.300H≤0.75×38.080。

可得方程式：

0.540H3+0.358H2≤5.821

(7)

3.780H2+2.300H≤28.560

(8)

且据已知条件H≥0且为实数

(9)

由式(7)据盛金公式解得H≤2.009 m。

由式(8)据求根公式解得H≤2.461 m。

故Hmax=H=2.009 m。

3 结语

通过简化工程情况对常用墙厚砖砌挡土墙进行抗弯和抗剪计算，在2.1设计资料工程条件下有以下结论：

1)240 mm厚的砖砌挡土墙最大挡土高度为1.329 m。

2)370 mm厚的砖砌挡土墙最大挡土高度为1.831 m。

3)420 mm厚的砖砌挡土墙最大挡土高度为2.009 m。

本文结论是在特定工程条件下计算得出，未计土质、地下水等影响。当工程实际与假定工程条件相同或相近，可直接参考本文结论。若工程实际与假定工程条件相差较大，应对本文结论进行相应调整和计算再用于参考。当地下室挡土高度超过固定墙厚砖砌挡土墙对应最大挡土高度时，从经济和安全角度建议采取可靠构造措施(如砖砌挡土墙中部增加圈梁等方法)提高砖砌挡土墙抗弯、抗剪承载能力，或改为使用钢筋混凝土等抗弯、抗剪承载能力较强的建筑材料建造挡土墙。

[1] 陈希哲,叶 菁.土力学地基基础[M].第5版.北京:清华大学出版社,2013:188-235.

[2] 《建筑结构静力计算手册》编写组.建筑结构静力计算手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社,1998:89-117.

[3] GB 50003—2001，砌体结构设计规范[S].

[4] 范盛金.一元三次方程的新求根公式与新判别法[J].海南师范学院学报,1989(2):91-98.

On calculation of retaining wall height of brick retaining walls with common wall thickness

Wu Jianxin

(HebeiShenghePowerEngineeringDesignCo.,Ltd,Tangshan063000,China)

The paper calculates the maximal retaining soil height of the brick retaining walls with common wall thickness, 240 mm, 370 mm and 420 mm in buildings, and concludes the suitable retaining soil height of brick retaining walls with different wall thickness by combining with the bending resistance of the brick retaining walls and shearing loading value, so as to provide some reference.

retaining wall, masonry, retaining height, bending resistance loading, bending resistance component

1009-6825(2015)32-0055-02

2015-09-08

吴建辛(1988- )，女，助理工程师

TU362

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