悬壁式挡墙由于胸坡壁立， 常用于码头、站场路肩墙。其外型呈倒“ T”型， 由立壁、趾板和踵板组成。踵板上回填土的重量有助于增加挡土墙的稳定性;趾板使抗倾覆作用力的力臂加长， 力矩增大， 也对稳定有利。只需根据弯矩和剪力计算， 对墙身适当配筋， 可实现墙身轻型化， 并且断面简单， 施工方便， 而且便于工场化生产，是一种经济合理的结构 。在城市铁路设中， 常采用悬壁式挡土墙作为路肩墙， 以节约用地。但由于轻型挡土墙的墙身在土压力的作用下会产生较大的变形， 因此作用在墙背上的土压力计算更加困难， 目前在设计时仍采用朗金理论， 或按相同边界条件的库仑公式计算， 两种方法所得的土压力相差不大。但这两种方法都不能考虑挡土墙与地基之间的相互作用， 以及墙身变形等因素的影响， 得出的土压力与实际情况差别较大。

有限元法可以将挡土墙与墙后填土作为整体来分析， 从而可以考虑墙体与填土之间的相互作用， 以及由于墙身变形引起的土压力的非线性分布等问题， 在理论上更为完善。

悬壁式挡土墙计算模型

采用有限元法，将悬壁式挡土墙简化为刚性连接的两段梁，填土与挡土墙间采用无厚度的接触面单元来模拟土与挡土墙间的摩擦。

边界条件为：两侧x方向约束，底部xz方向约束。

计算模型如图2所示。计算宽度为60m，深度为30m；路堤填土高度4m，分4层填筑，每层1m；边坡坡度为1∶1，挡墙埋深1m.挡墙基础为二灰砂砾石，宽6m，深1.7m；挡土墙立壁高5m，宽30cm；趾板宽1m，踵板宽2m，厚度分别取5、10、15、20、30cm进行计算，不考虑挡墙厚度变化引起的重量变化。采用弹塑性模型、摩尔—库仑屈服准则，采用Anasys5.4进行计算。

悬壁式挡土墙计算结果

朗金理论计算结果

根据朗金理论计算得到作用在立壁上的土压力及基底应力，并考虑趾板和踵板上的土层的自重可得到立壁、趾板和踵板处的弯矩和剪力。立壁的最大弯矩为27.32kN·m/m，最大剪力为26.87kN/m；趾板的最大弯矩为28.33kN·m/m，最大剪的力为57.92kN/m；踵板的最大弯矩为-9.04kN·m/m，最大剪力为-19.05kN/m。

有限元法计算结果

土墙立壁的墙身剪力和墙身弯矩图。从图4中可见，按朗金理论计算所得的剪力和弯矩远小于有限元计算所得的剪力与弯矩值。这是由于墙后填土达到主要极限平衡状态所需的位移量较大，墙身的变形较小，墙后填土远不能达到主动极限平衡状态。从图3中可见，墙身的位移在靠近墙底处是偏向填土方向的，进一步造成了墙身下部的剪力值增大。图5为趾板和踵板的剪力与弯矩图。需要注意的是踵板的最大剪力出现在远离立壁一端，而按朗金理论计算所得的最大剪力出现在靠近立壁一端。

两种方法计算结果对比

表1为按朗金理论和用有限元法所得的计算结果对比表，取相同位置的数值进行比较。由表1可见，两种方法所得的结果之间有很大的差别，在挡墙厚度为30cm的情况下，按朗金理论所得的结果普遍偏小，特别是立壁和趾板的剪力和弯矩，相差2倍以上，这就必然造成结构物的安全储备不足。

悬壁式挡土墙的墙身截面较小，刚度相对较弱，在荷载作用下会产生较大的变形，这就必然会造成作用在挡墙上的应力的重新分布。按传统的设计方法计算挡土墙的受力时不考虑挡土墙的变形，不考虑挡土墙与地基的相互作用，甚至不考虑立壁、趾板和踵板连接处的力矩平衡。所得的结果和实际情况必然会有很大的差别。采用有限元法进行计算可以考虑这些因素的影响，而且可以考虑由于填土、地基、挡土墙三者刚度的变化对挡土墙受力的影响。其它的一些轻型挡土墙，如扶壁式挡土墙、锚杆挡土墙、锚钉板挡土墙等均存在这一问题。

悬壁式挡土墙结论

1.朗金法与有限元法所得的悬壁式挡土墙的受力情况有很大的差别，特别是墙厚为30cm时结果相差几倍，而且是朗金法计算所得结果较小，造成结构物存在安全隐患。

2.有限元法可以综合考虑挡土墙与填土、地基之间的相互作用，所得结果更接近实际情况。建议设计单位以有限元为基础进行轻型挡土墙的结构设计。