土工合成材料加筋土挡墙设计方法的研究
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加筋挡土墙施工中的问题及对策探讨摘要:加筋土挡墙是由砌块、土工格栅和填料三部分组成的复合结构,依靠填料与土工格栅之间的摩擦力,抵抗预制块所受的水平土压力(即加筋土挡墙的内部稳定),并抵抗格栅尾部填料所产生的土压力(称为加筋土结构的外部稳定),从而保证了整个结构的稳定,加筋土挡墙的主要优点是施工简便、造价低廉、少占土地、造形美观,并且发展成很多形式。
本文主要从加筋挡土墙施工中容易出现的问题、加筋土挡土墙设计过程中几个问题的讨论和加筋土挡墙施工要点和步骤进行了探讨。
关键词:加筋挡土墙;施工Abstract: the retaining wall is by brick, grille and packing three part composite structure, rely on the packing friction between the grille, resist precast block were level soil pressure (or of the retaining wall internal stability), and resist the tail produced grille packing earth pressure (called the structure of reinforced external stability), so as to ensure the stability of the whole structure, the main advantages of the retaining wall is construction simple, low cost, less land and forms of beauty, and developed into many forms. This article mainly from the reinforcement retaining wall construction easily appeared problems, the reinforced soil retaining wall design process of some problems of discussions and retaining wall construction points and steps are discussed.Keywords: reinforcement retaining wall; construction一、加筋挡土墙施工中容易出现的问题采用钢筋植入和吊线锤,在加筋土挡墙施工过程中对墙面水平位移进行监控,通过设计角度,运用三角函数可轻松算得准确水平值,安装好预制块后测得初值施工中重点监控,尤其是晚间不施工段早晨开工前和傍晚收工前监控数据差值要严格审查。
土工合成材料加筋技术应用研究【摘要】为了改善土体强度和变形性态而出现的一项新材料和新技术,就是在土内铺设适当的土工合成材料的加筋材。
本文概述了土工合成材料加筋技术,说明了加筋技术的机理,并结合工程实例详细介绍了的加筋技术的应用。
【关键词】加筋;土工合成材料;加筋土挡墙;加筋土坡;加筋土垫层1、概述土工合成材料是一种新型的岩土工程材料,是岩土工程应用合成材料产品的总称。
土体的抗拉强度为零,使用加筋技术就是在土体中的拉伸变形区按一定方向铺设筋材,这些较高拉伸模量和抗拉强度的筋材就构成一种复合材料,从而以增强土体的强度和稳定性。
近些年来,土工合成材料加筋技术已广泛应用于水利、公路、铁路、港口、建筑等部门的岩土工程中。
2、加筋技术机理(1)扩散应力,加筋垫层的刚度较大,有利于上部荷载扩散并较均匀地传递到地基土层上;(2)调整不均匀沉降,加筋垫层加大了压缩层范围内地基的整体刚度,便于调整地基变形;(3)增大地基稳定性,加筋垫层的约束,限制了地基土的剪切、侧向挤出及隆起。
3、土工合成材料加筋技术的工程应用3.1 土工合成材料加筋技术在公路工程中的应用作为试验工程,我国某高速公路k81+80~k81+180路段,采用了粉喷桩结合ce131土工格网进行软土地基加固,结果证实明显减少了路基的沉降量。
后来工程施工中,采用水泥粉喷桩处治某高速公路 k127+305~k127+650 路段的饱和软粘土地基,在桩顶铺设一层砂砾垫层和一层土工布,再铺设两层土工格网,土工合成材料(土工布、土工格网)层间填土。
我国较早使用桩承土工合成材料加筋垫层法的工程实例是南—昆线永丰营车站的软土地基加固,当年初原站场路基竣工后不久,就发现线路左侧水田隆起,路基多处变形严重并下陷开裂,多处浆砌片石护脚墙损坏。
经勘探后查明,地基硬壳层下分布多层淤泥质粘土及层间硬粘土层,其下更有一个较厚淤泥质粘土层,地基变形正是由于此两层淤泥质粘土含水量大、各项物理力学指标极低导致。
加筋土挡土墙的结构原理与应用摘要:加筋土挡土墙广泛应用与公路支挡工程,带来了显著的社会效益。
回顾了加筋土的发展历史,介绍了它的应用现状及发展前景,总结了加筋土挡土墙的结构设计形式,根据现状提出目前研究的热点方向,介绍了加筋土挡土墙的信息。
关键词:加筋土挡土墙结构设计引言1963年法国工程师亨利·维达尔(Henri Vidal)首先发现了加筋土模型,并因此提出了土的加筋方法与设计理论。
1965年法国在普拉聂尔斯(Prageres)成功修建了世界上第一座公路加筋土挡墙,随后加筋土技术在工程中得到广泛的应用。
我国于1980年在山西修建了第一座公路加筋挡土墙,与此同时,开展了加筋土技术的研究,建立了相应的工程技术规范。
同时,在工程实践的基础上研制了很多符合我国国情的结构形式和材料。
在加筋土挡土墙的理论研究与工程实践过程中,对加筋土本质的理论研究相对浅显。
研究的主要难点在于:(l)工作性状复杂。
加筋土挡墙不仅要考虑填料与筋材的各自受力、变形性状及相互作用,还要考虑筋材与面板、填料与面板之间的作用力与变形之间的关系,任一部分工作性状发生变化都会引起整体性状的变化。
(2)土压力理论不成熟。
挡土墙背的土压力分布规律是一个经典的土力学难题,加之加筋土挡墙的自身性状复杂,土压力理论在应用上受到限制。
(3)理论研究相对较少而且相对粗浅,实验资料也不多。
[1]1.加筋土挡土墙的基本原理加筋土挡墙一般由面板、加筋材料和土体填料等主要部分组成。
结构内部存在着墙面上压力、拉筋拉力及填料与拉筋间的摩擦力,保证了这个复合结构的内部稳定。
同时,其要能抵抗筋尾部后面填土所产生的侧向土压力,从而使整个复合结构外部稳定。
这些基本原理一般可以归纳为以下两点[2]:(1)摩擦加筋理论由填土自重和外力产生的侧压力作用于面板,通过面板上的筋带连接件将侧压和传给筋带。
筋带材料被土压住,筋带与土之间产生的摩阻力阻止筋带被拔出。
因而,只要拉筋材料具有足够的强度,并与土体产生足够的摩擦力,加筋的土体就可保持稳定。
加筋土挡土墙的发展与研究中图分类号:tu476+.4摘要:加筋土挡土墙是特种结构中非常重要中图分类号:[tu997]的结构,是道桥工程、建筑工程、矿山工程和市政工程中应用很广的一种支挡结构。
本文主要从加筋土挡土墙的发展概况、优缺点、材料与构造设计这几个方面进行阐述,以供交流。
关键词:加筋土挡土墙填料拉筋面板引言:现代加筋土的概念和设计理论是20世纪60年代法国工程师henri vidal首创的根据他的设计理论于1965年在法国普拉聂尔斯成功修建了世界上第一座加筋土公路挡土墙,该项工程立刻引起了世界工程界的浓厚兴趣,引起了世界各国的重视,得到很高评价。
国外誉之为仅次于钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土的又一次发明。
自此之后,世界各国普遍开展了加筋土技术的研究和工程试验。
1. 加筋土挡土墙的定义加筋土挡土墙是利用加筋土技术修建的一种利用轻型支挡结构物,是有墙面板、拉筋、填料三部分组成的结构物,如图所示。
它依靠填料与拉筋之间的摩擦力作用,平衡填料作用于墙面上的水平土压力,使之形成整体,抵抗其后部填料产生的土压力。
2.加筋土挡土墙的分类(1)加筋土挡土墙按其断面外轮廓形式,一般分为:①单面式加筋土挡土墙;②双面式加筋土挡土墙,又分为分离式、交错式加筋土挡土墙;③台阶式加筋土挡土墙。
(2)加筋土挡土墙按其断面结构形式,一般分为矩形、正梯形、倒梯形和锯齿形;(3)加筋土挡土墙按拉筋的形式可分为条带式加筋土挡土墙和满铺式加筋土挡土墙。
3.加筋土挡土墙的发展概况日本于1967年引进了该技术,并在70年代初开始进行模型研究,专门研究了其抗震性能,将其用于铁道建设中。
美国在1972年修建加州39号公路时开始使用该项技术,并成立了专门的研究机构从事有关研究和应用工作,其研究和推广速度相当快。
其它国家也先后使用和推广了加筋土技术。
加筋土工程已从加筋土挡墙发展并应用到护岸、堤坝、桥台、铁路、公路路堤、建筑物基础、码头、防洪堤、水库、尾矿坝、储仓及核设施、军用设施等多个领域。
加筋土结构筋-土界面特性研究进展作者:任非凡刘铨来源:《西部交通科技》2020年第04期摘要:加筋土结构在公路特别是高速公路的地基、路堤以及挡墙中有着非常多的应用,筋-土界面特性是加筋土结构设计的前提和基础,也是研究其工作特性、破坏模式和加固机理的重要途径。
文章从试验、数值分析和理论解析三个方面,归纳总结了国内外土工合成材料筋-土界面特性研究进展。
研究结果表明:(1)试验研究方面:国内外学者主要通过拉拔试验、直剪试验、三轴试验等方法探究了筋材类型与模量、填土类型与力学特性、试验边界条件、加载方式和上覆荷载等因素对界面特性的影响;(2)数值分析方面:有限元法和离散元法作为最常用分析筋-土界面特性的数值模拟方法,已经越来越多地用于验证模型的正确性和分析筋-土界面特性的影响因素,近年来离散元法中的颗粒流理论及程序(PFC)已在国内外取得了飞速发展和广泛应用,提供了从细观角度研究筋-土界面特性的途径;(3)理论解析方面:理论解析以国外为主,其研究关键在于对筋-土界面摩擦模型的搭建,如线型、双线型、三线型和非线型模型等。
笔者认为动力、含水率及多因素耦合作用下筋-土界面特性将是今后加筋土结构领域研究重点和发展方向。
关键词:加筋土结构;界面特性;试验研究;数值分析;理论解析中国分类号:U416.211文献标识码:A0 引言加筋土结构早在我国汉武帝时期就有应用,在修筑万里长城嘉峪关段时,采用了芦苇加筋的方法来增强结构的稳定性。
20世纪60年代,现代加筋土结构的概念由法国工程师H.Vidal 提出,并建立土的加筋方法与设计理论[1]。
国内在20世纪80年代初将土工合成材料用于加筋土结构工程并取得大量成果。
实践表明,土工合成材料加筋土结构无论在工程适用性、经济合理性还是环境友好性等方面都显示出巨大的优势,并展现出广阔的应用前景,已广泛应用于加筋土挡墙、加筋土地基、加筋土路基(堤)、加筋土堤坝、加筋土边坡和加筋土桥台等各类加筋土工程中。
土工合成材料加筋土动力特性研究现状及展望作者:徐振华霍兵兵郑海艳潘越来源:《建材发展导向》2014年第01期摘要:从试验和数值分析方法两个方面阐述了目前土工合成材料加筋土动力特性的研究现状及其在在的问题。
并提出今后要从减小尺寸效应,建立贴近实际的动本构模型入手,研究出更具有参考性的动力参数,使其在工程结构设计应用中更合理。
关键词:加筋土;动力特性;试验研究;数值研究土工合成材料加筋土技术已广泛地应用于工程建设中。
早期人们是将天然植物如稻壳、茅草等掺入土体中来改善土体的整体稳定性,但并无理论基础。
后来法国工程师Vidal提出了加筋土概念及其设计理论,从而为加筋土技术研究奠定了基础。
土工合成材料加筋土技术的应用提高了加筋结构的力学性能。
研究在动荷载作用下加筋结构的动力特性已至关重要,这是因为加筋土的动力特性指标在加筋土工程结构设计中至关重要,直接影响了加筋土结构的安全稳定性。
1 加筋土动力特性概述加筋土结构的应用已引起国内外岩土工程界人士的极大关注,随着加筋土技术应用领域的拓宽,对加筋土技术进行动力方面的研究已成为一个不可回避的重要课题。
加筋土的动力特性研究思路大多是以试验为基础,研究土的动应变、阻尼比、动强度与振动孔压等特性。
目前还出现了用数值模拟来研究加筋土动力特性的方法,这种方法的可使用性已得到研究人员的证实。
大量的研究数据表明土工合成材料加筋土的动力特性与动荷载、频率、振动周次及筋材物理性质密切相关。
2 加筋土动力特性研究现状2.1 加筋土动力特性试验研究纵观各大文献,加筋土的动力特性试验有动三轴试验、共振柱试验、动扭剪试验、动直剪试验以及动单剪试验等。
其中,动三轴试验和共振柱试验是目前研究土工合成材料加筋土动力特性最常见的方式。
2.1.1 动三轴试验研究。
动三轴试验能较好的模拟加筋土的实际受力状态,至今已有许多学者采用动三轴试验研究了加筋土的动力特性,为工程结构设计提供了依据。
谢婉丽等通过对不同加筋层数的黄土试样进行了不同动应力和不同围压作用下的动三轴试验,发现在动荷载作用下对土体加筋可以约束其侧向变形,使土体的抗震性能得到增强,并且随着动应力和围压的增大,加筋土体的轴向累积动应变越大。
摘要加筋土挡墙是由拉筋、墙面板和填土构成的一种新型复合支挡结构物。
相对于传统的重力式挡土墙,加筋土挡墙为一种柔性结构,具有较好的变形协调性和抗震性能,对地基的承载能力要求也不高,且具有很好的经济性和造型美观性等一些其他结构无法比拟的优越性。
因此,被广泛应用与公路、水利、城市建设和铁路等工程中。
加筋挡土墙虽有较好的抗震性能,但并非能够抵抗任何等级的地震作用。
对于规范要求的抗震设计加筋土挡墙工程,在设计计算时须考虑地震力对其的影响。
根据现行相关规范,地震烈度在6度以上的地区,加筋土挡墙应进行抗震设计。
采用拟静力法来考虑地震作用,不计竖向地震力的影响,只需考虑水平地震力作用。
本文对加筋挡土墙的构造、特点及其发展应用状况作了概述。
通过加筋挡土墙的构造,分析了加筋挡土墙的加固机理和破坏模式。
加筋土本身是一种复合结构,在工作态下,各组成部分之间的相互影响使其具有一定的复杂性。
关键词:加筋土挡墙;地震力;稳定性分析与计算AbstractReinforced earth retaining wall is a new composite supporting structure comprised of reinforcement, wall sheathing and filling. Compared with traditional gravity retaining wall, the reinforced earth retaining wall is a flexible structure with better deformation compatibility and seismic behavior.Moreover, the reinforced earth retaining wall requires low foundation bearing capacity and has advantages like economical efficiency as well as better appearance which are incomparable to other structures. Therefore, it is widely used in the construction of road, water conservancy, city construction and railway.The reinforced earth retaining wall having good seismic behavior does not mean it can resist the earthquake effect of any grade. To reinforced earth retaining wall with seismic design required in the specification, the effect of seismic force should be taken into account in design calculation. According to the current standard, in the area where seismic intensity is level six or above, the reinforced earth retaining wall should be designed to resist earthquake. If adopting pseudo-static method to calculate seismic effect, the effect of vertical seismic force should be neglected, only calculating the effect of horizontal seismic force.This thesis gives a brief introduction to the structure, characteristics, development and application of the reinforced earth retaining wall, at the same time, analyzes its reinforcement mechanism and failure modes through the structure of the reinforced earth retaining wall. Reinforced earth is a composite structure itself, and interrelationship of each component makes it relatively complex in the working state.Key words:Reinforced earth retaining wall; Seismic force ; Stability analysis and calculation目录目录格式错误第1章绪论 (1)1.1 支挡结构与挡土墙 (1)1.1.1 支挡结构 (1)1.1.2挡土墙 (1)1.2加筋土挡墙的特点和适用性 (2)1.2.1 加筋土挡墙的特点 (2)1.2.2 加筋土挡墙的适用性 (2)1.3加筋土挡墙的应用与发展 (3)1.3.1国外发展概况 (3)1.3.2 国内发展概况 (3)1.3.3 加筋土技术的不足 (4)1.4 本课题设计的背景、目的及意义 (4)1.4.1 背景 (4)1.4.1 目的与意义 (4)第2章加筋土挡墙的设计原理 (6)2.1 加筋土挡墙的构造 (6)2.1.1 墙面板 (6)2.1.2 拉筋 (6)2.1.3 填料 (6)2.2 加筋土挡墙的设计原理 (8)2.2.1 摩擦原理 (8)2.2.2 准粘聚力原理 (9)2.3 加筋土挡墙的破坏模式 (10)2.4 破裂面的确定 (12)2.5 加筋土挡墙设计计算时的基本假定 (14)第3章加筋土挡墙的设计理论和计算方法 (15)3.1 稳定性分析计算方法 (15)3.1.2 数值分析法 (16)3.2 内部稳定性分析计算 (17)3.2.1 土压力计算 (17)3.2.2 作用在拉筋上的竖向压应力计算 (20)3.2.3 地震力计算 (21)3.2.4 拉筋拉力计算 (21)3.2.5 拉筋抗拔力计算 (22)3.2.6 拉筋长度的确定 (22)3.2.7 拉筋抗拔稳定检算 (22)3.2.8 拉筋抗拉强度检算 (23)3.2.9 墙面板内力检算 (23)3.2.10 连接件内力检算 (25)3.3 外部稳定性分析计算 (25)3.3.1 基底抗滑稳定性计算 (25)3.3.2 倾覆稳定性计算 (26)3.3.3 基底承载能力计算 (27)第4章加筋挡土墙设计 (28)4.1 工程资料 (28)4.1.1 工程概况 (28)4.1.2 工程条件 (28)4.2设计方案 (29)4.2.1 加筋土挡墙方案的选择 (29)4.2.2 填料与拉筋的选取 (30)4.3 初步确定拉筋长度 (30)4.3.1 墙后总地震主动土压力计算 (30)4.3.2 基底抗滑稳定 (31)4.3.3 抗倾覆稳定 (31)4.4 荷载计算 (32)4.4.1 侧向压力 (32)4.4.2 竖向压力 (34)4.5 拉筋长度计算 (36)4.5.1 无效长度 (36)4.5.2 有效长度 (37)4.5.3 拉筋全长 (37)4.6 拉筋抗拔力计算 (38)4.7 拉筋抗拔稳定检算 (38)4.7.1 有荷载作用的抗拔稳定检算 (38)4.7.2 无荷载作用的抗拔稳定检算 (39)4.8 外部稳定性检算 (40)4.8.1 基底滑动稳定检算 (40)4.8.2 全墙倾覆稳定检算 (42)4.8.3 基底承载力检算 (42)4.9 截面及结构设计 (42)4.9.1 墙面板 (42)4.9.2 基础 (43)4.9.3 帽石 (43)4.10 内部稳定性检算 (43)4.10.1 拉筋强度检算 (43)4.10.2 墙面板及连接件内力检算 (44)4.11 小结 (45)结束语 (46)参考文献 (49)格式有问题第1章绪论1.1 支挡结构与挡土墙1.1.1 支挡结构支挡结构是用来支撑、加固填土或山坡体,防止其坍滑,保持其稳定的一种建筑结构物。
加筋土挡墙工程案例一、引言近年来,随着城市建设和人口增长的快速发展,加筋土挡墙作为一种常见的护坡和护堤结构,被广泛应用于各类工程项目中。
本文将以某城市一个加筋土挡墙工程为例,详细介绍其设计、施工和监测等方面的内容,以便读者对加筋土挡墙工程有更全面的了解。
二、工程背景该加筋土挡墙工程位于某城市一处地势较陡峭的山坡上,其主要目的是防止山体滑坡和土石流,确保周边居民和道路的安全。
由于该地区地质条件较为复杂,需要进行加筋土挡墙的设计和施工。
三、加筋土挡墙设计1.地质勘察:在设计之前,首先进行了详细的地质勘察,包括地层分析、水文地质调查等。
根据勘察结果,确定了挡墙的设计参数,如土壤的抗剪强度、水平地震力等。
2.结构设计:根据地质条件和工程要求,选择了钢筋混凝土加筋土挡墙作为主要结构形式。
设计过程中考虑了挡墙的抗倾覆稳定性和抗滑稳定性,通过合理的剖面形状和土工合成材料的使用,确保挡墙在各种荷载作用下的稳定性。
四、加筋土挡墙施工1.地基处理:施工前,对山坡的地基进行了处理,包括清理表土、加固松散土层和凿挖基坑等。
确保地基的稳定性和承载力。
2.加筋土挡墙施工工序:从地基开始,先进行基础的浇筑和钢筋的布置,然后进行挡墙土的填筑和压实。
同时,根据设计要求,逐层进行土工合成材料的铺设和固定,以增强挡墙的整体稳定性。
3.挡墙面层处理:挡墙的表面进行了防渗、防腐和美化处理,采用了特殊的涂料和保护层,以提高挡墙的耐久性和美观性。
五、加筋土挡墙监测为了对挡墙的安全运行进行监测和评估,采用了多种监测手段,包括倾斜监测、应力监测和位移监测等。
通过定期监测和数据分析,及时发现并处理挡墙的异常情况,确保工程的安全性和稳定性。
六、工程效果评价经过一段时间的运行和监测,该加筋土挡墙工程达到了预期的效果。
通过有效的防护措施,成功防止了山体滑坡和土石流的发生,保障了周边区域的安全。
同时,挡墙的结构稳定性和美观性也得到了充分的发挥。
七、结论通过对某城市加筋土挡墙工程的介绍,我们可以看到,在设计、施工和监测等各个方面都需要严谨和科学的处理。
加筋土挡土墙专项施工方案2
一、项目背景
加筋土挡土墙是土木工程领域常见的一种结构物,具有防护、抗压等功能。
本文旨在探讨加筋土挡土墙的施工方案,提出一套专项方案以确保工程质量和施工效率。
二、施工准备
1.审查相关设计图纸,确定墙体结构尺寸和加筋要求。
2.准备施工所需的材料和设备,包括土方机械、搅拌设备、模板、钢筋
等。
3.制定施工计划,合理安排施工顺序和施工人员。
三、施工步骤
步骤1:基础处理
1.在挡土墙基础位置进行清场和平整,确保基础承载力合格。
2.根据设计要求,进行基础开挖和垫层处理,保证基础稳固。
步骤2:加筋土砌筑
1.按照设计要求搭建模板,进行土工布铺设。
2.将混凝土按比例搅拌均匀,注入模板中进行振实。
3.同时在适当位置插入加筋钢筋,确保加筋的合理性和稳定性。
4.分段进行墙体砌筑,及时做好接缝处理。
5.外墙面进行抹灰处理,确保墙体表面平整。
步骤3:边坡处理
1.对挡土墙背后的边坡进行整理和加固,确保边坡稳定。
2.配套设置排水系统,预防因水土流失引起的滑坡等问题。
步骤4:验收和收尾
1.在施工结束后进行墙体的验收,确保墙体质量符合设计要求。
2.做好施工记录,整理工地并清理垃圾。
3.完成竣工报告,办理相关手续。
四、总结
加筋土挡土墙作为重要的土木工程结构,在施工过程中需要严格按照设计要求和施工规范来进行,确保工程质量与安全。
本文所提出的施工方案,旨在为相关施工人员提供一套操作指南,希望能对实际工程有所帮助。
谈土工材料加筋土挡土墙施工技术鲍元新【摘要】结合南充机场现场施工经验,对土工材料加筋土挡土墙的特点进行了总结,根据土工格栅加筋挡土墙的技术要求,从选材、铺设、填土、碾压四方面论述了其质量控制措施,同时提出了施工安全措施,以确保工程的施工质量.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2014(040)013【总页数】2页(P115-116)【关键词】加筋土挡土墙;土工格栅;质量控制【作者】鲍元新【作者单位】山西机械化建设集团公司,山西太原030009【正文语种】中文【中图分类】TU476.40 引言近些年在很多大型土石方施工和铁路、公路路基施工中大量使用土工材料类加筋土挡土墙。
目前,应用较多的是无面板加筋土挡土墙,该挡土墙又称反包式或反裹式加筋土挡土墙,墙面是麻包填土再由土工格栅反包而成,每层土工格栅是由专用的连接棒连接形成整体,麻包内填土是由已混合好的、适宜当地气候条件下生长的草籽、灌木籽、花籽等,待施工数月后便形成绿色生态面墙,这样既保护了土工格栅的使用安全,又美化了挡土墙的工程环境。
本工程竣工后,经检查验收加固效果较为理想,满足设计要求。
1 工程简况南充机场扩建工程飞行区土石方工程第二合同段,挖方16 517 m3,填方2 042 040 m3,还有土面平整和地基处理区域。
其中挡土墙总长720 m,为了减少土方填筑量,均采用土工格栅加筋土挡墙,当挡墙高度不大于15 m采用钢塑土工格栅加筋挡墙,当挡墙高度大于15 m采用土工布加筋挡墙,利用土工合成材料与土体之间的摩阻力增强挡墙填土的物理力学性质,提高挡墙的抗滑移、抗倾覆性能。
并结合当地的气候条件,如雨水多,在挡墙面层增设直径10 cm的PVC排水管,保证地下水及墙体渗水能够顺畅排出墙体。
2 土工类加筋土挡土墙的特点1)土工格栅加筋土挡土墙属柔性结构,比传统的刚性结构挡土墙能更好的适应地基变形和更好的抗地震能力。
2)土工格栅加筋土挡土墙可以大量节省工程投资,这种挡土墙的坡度较陡,一般在1∶4~1∶5之间,直观看起来近似为垂直面,能有效地节约施工用地和填筑用料,具有经济上的优势。
土工合成材料加筋土挡墙设计方法的研究摘要: 在分析了土工合成材料加筋土挡墙破坏形态的基础上, 总结归纳了国内外有关土工合成材料加筋土挡墙极限平衡法、极限状态法和有限单元法三种设计方法的发展及研究现状, 提出了该结构的设计发展方向。
关键词: 土工合成材料加筋土挡土墙设计破坏
中图分类号:tu476+.4文献标识码: a 文章编号:
1 挡墙的破坏形式
土工合成材料加筋土挡墙的破坏形式主要有三类: ①外部稳定性破坏; ②内部稳定性破坏; ③加筋土挡墙的变形破坏。
目前国内外加筋土挡墙的设计主要是基于①、②进行稳定性验算的。
外部破坏一般表现为结构的整体失稳、倾覆等, 其力学行为与重力式挡墙相似, 破坏的主要表现形式有平面滑动、倾覆破坏、地基破坏和深层滑移。
内部破坏发生在加筋土体的内部, 主要表现为拉筋材料的拉断破坏、拔出破坏以及由于拉筋和面板连接处的局部应力超过构件的构造强度发生的连接件破坏。
变形破坏是指加筋土结构虽未发生整体失稳, 但由于其变形过大而丧失正常的使用功能, 主要包括加筋土挡墙墙面的过大变形和地基的沉降破坏两种形式。
在实际工程中, 加筋土支挡结构的破坏往往表现为综合性的破坏,各种破坏形式互相交叉、互相转化。
2 设计方法概述
土工合成材料加筋土挡墙的设计方法很多, 但可归纳为极限平
衡法、极限状态法和有限单元法三种。
极限平衡法和极限状态法是用于分析加筋土挡墙极限破坏时的稳定安全系数, 有限元法则用
于分析加筋土挡墙在工作应力状态和极限破坏状态时拉筋材料的
拉力分布与土体变形情况。
一个完整的加筋土挡墙的设计分析应包含极限平衡分析、工作应力状态分析及墙体变形量的估算等内容。
2.1极限平衡法
目前, 土工合成材料加筋土挡墙的设计方法普遍采用极限平衡分析方法。
该方法是对加筋土挡墙进行稳定性验算, 即分析计算墙体整体结构内、外部稳定破坏所需的拉筋材料强度及应力分配。
外部稳定性设计分析是将加筋土体视为具较高强度的复合土体, 再
依据传统重力式挡土墙外部稳定性设计分析方法进行计算。
内部稳定性设计分析是以锚固楔体法为基础的设计方法, 先假设侧向土
压力分布状况, 再计算不同深度处平衡该侧向土压力所需的拉筋
材料的强度及应力分配。
德国建筑研究所的dibt ( deutches institutefur bautechnik) 设计方法已在欧洲广泛使用, 并流行到其它地方。
该方法基于锚固楔体法, 但其又有自身的特点。
加筋土体墙背侧向土压力设计采用库仑土压力理论, 土体强度采用有效内摩擦角, 基础承载力则采
用meyerhof 分布形式。
计算时考虑了改进的太沙基承载力公式, 且考虑由主动土压力产生的合力偏斜作用。
内部稳定型分析采用双楔体法, 先估计拉筋的布置, 只着重考虑拉筋的拔出破坏, 采用
的破裂面是折线型的,假设滑动面上部沿加筋体边缘且在墙面的不
同高度
处, 每隔3°即有一个计算面。
此外还有两种特殊的面,在两层拉筋之间而不与拉筋相交的面以及滑动面为拉筋面, 见图1、图2。
按照以上各个不同的计算面来验算拉筋的拔出稳定性, 从而确定
拉筋的布置。
极限平衡法简单、易行, 所以设计单位多采用该方法。
但是由于极限平衡法需要对拉筋、土体、滑动面做出许多假定, 加上人为隔离强度与变形, 与实际情况差异较大, 导致极限平衡法计算结
果精度较差, 只能将极限平衡法看作半经验半理论的方法。
因此, 通过积累工程经验和进行试验研究、理论分析, 对极限平衡法进行合理的修正, 使其更接近工程实际。
2.2 极限状态法
在极限平衡设计方法中, 直接以土的峰值强度( 或残余强度) 为指标, 给定一个保证结构不发生破坏的总体安全系数, 没有或
很少考虑结构的变形。
而对于广泛应用的土工合成材料加筋土挡墙来说, 如果在设计中不考虑其变形, 显然是不合理的。
极限状态法自20 世纪80 年代在结构工程中开始使用, 90 年代在岩土工程得到应用。
在极限状态法中, 一个特点是同时考虑强度和变形, 即临界极限状态uls( ultimate limit state) 承受静载荷与活载和功能极限状态sls( serviceability limit state) 。
另一个特点是引入风险系数( 即分项安全系数) 来代替整体安全
系数。
对基于极限状态设计方法的土工合成材料加筋土挡墙来说,
一是可以考虑不同极限状态下的各种材料之间的应变兼容性, 同
时还可以考虑内外部环境对材料耐久性的影响。
随着土工合成材料在加筋土结构中的应用和发展, 其特殊张拉应变特性要求设计上将加筋土结构的边界变形及内部应变协调性
直接( 而不再是间接) 作为设计准则来控制和评价结构设计。
极限状态设计法的设计思想因此应运而生, 其核心是引入了临界极限
状
态分析、功能极限状态分析以及分项修正系数pf( partial factors) 的概念。
规范
bs8006(1995)/fhwa(1997)/aashto(1997)/ncma(1997)等部分采用了极限状态法的思想或在不同程度上已初步解释了极限状态设计
法以及分项修正系数的概念。
按照bs8006, 对平面状或条带状拉筋材料的加筋土挡墙来说, 其设计方法分为锚固楔体法与粘结重力
式法( coherent gravity) , 采用的方法与拉筋材料的延伸性有关。
bs8006 规定在所有设计情况下, 分项安全系数在考虑完全破坏的极限状态下其值应> 1.0, 若改为功能极限状态, 则其值为1.0; 设计荷载则由土体及拉筋材料的复合性质来提供阻抗能力, 土体强
度乘以分项安全系数则为设计强度。
拉筋材料若为金属时, 其设计强度
仅需将材料极限抗拉强度除以分项安全系数即得; 至于土工合成材料拉筋, 则需将拉伸蠕变断裂强度与拉伸蠕变应变控制强度
分别除以分项安全系数后, 取最小者为设计强度。
2.3 有限元分析方法
土工合成材料加筋土挡墙的有限元分析是一个十分复杂的问题, 涉及到填料、拉筋、地基以及拉筋与填料和拉筋与地基的相互作用等因素。
土工合成材料加筋土挡墙的数值计算方法主要分为三类: ①将拉筋单元与土单元分开考虑, 拉筋单元与土体单元之间设接
触面单元; ②拉筋与土体合成为一体, 作为复合材料考虑;③将拉
筋作为外荷载考虑, 直接作用在土体单元上(仅土体单元)。
与极限平衡法相比, 有限元分析的优越性是将加筋土挡墙的变形协调和
应力平衡结合在一起, 克服了传统的极限平衡法将两者完全分开
的局限。
该方法不仅能计算出土体中各点的位移、应力、应变和应力水平, 提供受荷后土体与拉筋的应力场和位移场,还能在计算中
考虑土体的非均质和非线性、土体与拉筋随时间的变化、施工程序和荷载变化情况, 而且还可以模拟某些复杂性质和过程。
这些都弥补了极限平衡法的不足, 但是由于有限元法的参数需要进行复杂
的试验来确定, 加上难以对破坏进行定量的判断, 限制了有限元
法在实际工程中的应用。
3 结语
目前, 我国有关土工合成材料的应用技术规范都对土工合成材
料加筋土挡墙的设计理论进行了阐述,均基于极限平衡法中的粘结
重力式理论即锚固楔体法。
由于土工合成材料本身的特殊性质以及加筋土作用机理的复杂性, 所采用的设计理论和规范只能解释土
工合成材料加筋土挡墙结构的稳定性问题。
而极限平衡法忽略了拉
筋的变形、不同部位的相互作用以及挡土墙施工过程、演化与形态形成等问题, 在这些过程中极限平衡理论分析的只是一种单一的状态, 其变形控制一般是以防止内部或外部稳定破坏的安全系数来保证其在极限范围内。
随着山岭区建设以及新建铁路、公路上跨既有线路, 使得挡墙高度增大, 尽管可以通过设置台阶式挡土墙来解决, 但会使土工合成材料加筋挡墙设计的复杂性和难度增加。
因土工合成材料加筋土高挡墙的过大水平变形而导致墙体失稳的事故国内外均有发生, 在达到极限平衡状态之前, 土工合成材料加筋土挡墙有一个变形的发展和积累的过程, 这个变形发展过程中潜伏着强度破坏因素的积累, 因此, 变形问题有时会起着控制作用, 在设计中应予以考虑并进行适当控制。