装配扶壁式钢筋混凝土挡土墙受力性能研究

本文提出一种新型装配扶壁式挡土墙结构,并研究其受力性能。通过ABAQUS有限元软件对不同键槽尺寸、键槽间距、扶壁墙高度、扶壁墙厚度的该结构在土压力作用下进行数值计算分析。研究发现该挡土墙结构的最优键槽尺寸为:键槽深度为50mm、宽度和间距均为180mm。在静止土压力作用下,采用最优键槽尺寸的挡土墙仅在预制扶壁墙底端的键槽处出现轻微的应力集中和损伤,但整体受力性能良好;整个墙体位移和变形均很小,满足工程设计要求;装配与现浇挡土墙极限承载力比较接近,该新型装配扶壁式钢筋混凝土挡土墙的安全性满足要求。     

扶壁式挡土墙经济性研究

地下空间与自然土体之间的边界形式多样,其中挡土墙使用较多。扶壁式挡土墙作为一种常用的挡土墙形式,使用过程中存在工程量大和建设成本高的问题,其中建设成本的影响因素较多。本文基于理正岩土挡土墙设计软件计算,建立了扶壁式挡土墙计算模型,统计并分析出对扶壁式挡土墙经济性具有影响的因素,分析了不同影响因素下扶壁式挡土墙的经济性,结果表明,墙体厚度和扶壁间距对扶壁式挡土墙经济性影响较大;相同挡土高度条件下,存在经济性较优的墙体厚度与扶壁间距组合。     

扶壁式挡土墙有限元分析

通过对某扶壁式挡土墙在土结相互作用下的有限元整体位移分析和挡土墙自身的有限元变形分析,提出了扶壁式挡土墙在满足构造尺寸要求的前提下可视为刚体。扶壁式挡土墙的变形位移主要来自地基土的变形。如采取控制挡土墙变形措施时,宜采用静止土压力验算挡土墙强度及稳定性。     

配筋混凝土砌块砌体挡土墙的试验与工程应用

鉴于配筋混凝土砌块砌体结构具有与钢筋混凝土结构类似的受力性能,本文参照钢筋混凝土挡土墙的设计方法,介绍配筋混凝土砌块砌体挡土墙的设计方法,并提出了相应的构造措施。在湖南大学上下部共同工作实验室进行了1:1的配筋混凝土砌块砌体扶壁式挡土墙的受力性能试验,实测墙背土压力和钢筋应变。结果表明,配筋混凝土砌块砌体扶壁式挡土墙表现出良好的受力性能,能够有效抵抗侧向土压力。另外还介绍了配筋混凝土砌块砌体扶壁式挡土墙在两个边坡支护工程的试点应用情况。工程实践表明,配筋混凝土砌块砌体挡土墙作为一种新型挡土墙,不仅受力性能安全可靠,更能节约资源、保护环境、节省造价。目前,该新型挡土墙正在湖南省长沙至湘潭高速公路(复线)推广应用。     

高速铁路中扶壁式挡土墙设计与施工要点分析

扶壁式挡土墙有自重轻、结构简单、适用高填挖方路基的优势,基于土体平衡理论,对高速铁路扶壁式挡土墙的设计进行了研究,分析了扶壁式挡土墙的稳定计算要点、土压力计算要点和基底压力计算要点.分析了抗倾覆稳定系数的计算和抗滑移稳定系数的计算,探讨了主动土压力和被动土压力的计算方法,总结了扶壁式挡土墙的施工要点,从资源配置、过程控制等方面提出了评价及建议.     

土工格栅加筋土挡墙现场试验分析

通过埋设水平土压力盒、柔性位移计,对模块式土工格栅加筋土挡土墙墙后的水平土压力和格栅水平变形进行了系统监测,采用加筋组合法对加筋土挡墙的土压力进行了计算,与实测、交系数法所得数据对比分析,得出采用该方法计算的土压力更能合理地解释工作状态下加筋土挡墙的土压力分布规律;对比分析了施工阶段和竣工后格栅的应变,得出拉筋应变主要发生在施工阶段,工后应变较小,并结合试验结果,提出了关于施工控制的相关建议.     

扶壁式挡土墙受力特性及有限元分析

为研究肋板间隔不同对墙后土压力以及对填土位移的影响,建立扶壁式挡土墙的三维模型,进行了有限元的数值分析。有限元分析结果表明:扶壁式挡土墙的肋板间隔在很大程度上影响着水平向土压力空间分布,在面板的下部,由于肋板的影响,作用在挡墙上的土压力出现中间大,向两侧逐渐减小的趋势,且肋板间隔越大,产生的影响越小。该类挡墙对填土的水平位移有很好的控制作用,可为扶壁式挡土墙在边坡支护中的大面积推广提供理论支持。     

砂土潮湿状态下悬臂式挡土墙RBT模型试验

鉴于悬臂式挡土墙在实际运营过程中受外界因素影响多呈现为挡土墙平移和绕墙底转动的组合位移（RBT）变形模式,且墙背填料经常处于潮湿状态,经典土压力理论不能合理反映其实际受力状态。为了揭示土体潮湿状态及RBT模式下悬臂式挡土墙墙后土压力分布规律,设计制作了基于RBT模式的悬臂式挡土墙模型试验装置,并开展了不同RBT转动位移量下的模型试验,得到了RBT模式下悬臂式挡土墙墙后土压力分布规律,并与现有理论对比,验证了试验结果的可靠性。依据测试结果,进行了理论公式验证。结果表明:对悬臂式挡土墙施加向外转动位移时,由于潮湿砂土存在较为明显的假性黏聚力,墙背土压力随墙体转动位移的增大而呈现较为明显的先减小后增大的趋势;随着转角增大,水平土压力减小,且下部土体减小趋势较缓,墙体中部位置水平土压力计算值大于实测值。     

土工袋柔性挡墙位移模式及土压力研究

用土工袋构筑而成的挡土墙具有一定的柔性, 在墙后土压力作用下,墙体能够发生一定的变形, 墙后土压力分布及大小与刚性挡土墙大不相同。设计并进行了土工袋柔性挡土墙模型试验,通过试验观测了墙体的位移模式和墙后填土的破坏模式,研究了土压力沿墙体高度方向及墙体水平方向的分布;运用水平微分单元法推导了主动平衡状态下土工袋柔性挡土墙土压力的计算公式,土压力理论计算值与模型试验实测值基本吻合;进行了模型试验用土工袋层间摩擦试验,建立了土压力与土工袋层间摩擦力的平衡关系式,分析了土压力沿土工袋墙体水平方向的传递规律。     

对扶壁式挡土墙上主动土压力的探讨

基于土的塑性极限分析理论，在挡土墙倾覆破坏机制下，对不同的墙后无粘性土体的破坏模式，较为系统地探讨了扶壁式挡土墙上土压力的计算方法，并通过算例对扶壁高度问题进行了有益的探讨。     

不同土压力下悬扶壁式挡土墙抗倾覆稳定比较

对国内、国外两种不同土压力计算模式下悬扶壁式挡土墙的抗倾覆稳定性进行了分析。结果表明,在同一安全系数的水平下,我国规范采用库仑土压力计算悬扶壁式挡土墙的抗倾覆稳定安全度,比国外标准采用朗金土压力计算的安全度高,只有在墙后填土水平且无粘聚力时,我国规范的安全度稍低。     

近远场地震中土工格栅加筋土挡墙抗震特性的振动台试验研究

地震中土工格栅加筋土挡墙的动态行为与抗震机理的认识还尚不清楚。采用叠层剪切型模型土箱开展大型振动台试验,基于量纲理论π定理的Froude常数设计试验模型,考虑近远场地震动影响,采用汶川地震中松潘远场波、什邡近场波和Taft中远场地震波,测试墙体加速度、加筋回填土加速度、墙体侧向变形、加筋区与非加筋区回填土表面震陷、加筋区填土超静孔隙水压力以及土工格栅应变特性,得出远场和中远场地震波对加筋结构产生了强烈的宏观反应特征,而近场波对加筋区填土超静孔隙水压力的微观反应影响显著,加速度和沉降反应特征表明土工格栅为柔性挡土墙提供了较强的抗震能力,格栅应变分布特征揭示了柔性挡土墙上受力分布规律。研究结果将为土工格栅加筋土挡墙抗震安全设计和工程施工提供依据。     

对《超高挡土墙结构设计》一文的商榷

对《超高挡土墙结构设计》一文中"设置减压平台"的扶壁式挡土墙的土压力计算方法提出不同意见,供同行讨论。     

设置减压平台的扶壁式钢筋混凝土挡土墙的设计

对于超高的扶壁式钢筋混凝土挡土墙,其底部弯矩很大,为了减少底部弯矩,采用在墙背处设置减压平台的作法,这种作法扶壁式钢筋混凝土挡土墙的土压力和弯矩有两种算法,本文对两种算法进行比较,结果表明：采用结构力学的方法计算墙身弯矩更可靠、安全和简单。     

刚性挡土墙主动土压力的试验研究

本文扼要地评述了这一课题国内外的研究情况,指出了关键问题在于至今还未弄清土压力的分布规律、小大及其影响因素。为此,对砂土填料在挡土墙平移情况下进行了土压力试验,以及对粘性土填料在挡土墙平移、绕墙底转动和绕墙顶转动情况下进行了土压力试验。通过试验,对土压力的非线性分布规律及其影响因素有了新的重要的认识,这将有助于发展新的挡土墙土压力理论。     

扶壁椅式挡土墙有限元分析

综合扶壁式挡土墙和双排抗滑桩的特性,提出了由扶壁式挡土墙和抗滑桩组成的扶壁椅式挡土墙支挡结构。通过有限元软件ABAQUS建立扶壁椅式挡土墙计算模型,研究了扶壁椅式挡土墙在填土和自身重力作用下结构的位移、变形和受力情况。结果表明:主桩的水平位移由下往上逐渐增大,但在承台上部主桩水平位移不再增加,且在同一水平位置主桩的竖向位移比副桩高出约0. 88 mm;挡土板应力从下向上逐渐降低,在距离承台2 m处,应力降低趋势减缓。     

多级加筋土复合式挡墙的现场试验

在现场对由L型挡土墙与加筋土挡墙形成的多级加筋土复合式挡墙进行了原位试验。试验表明:土压力和拉筋应变随上覆填土厚度增加而增大,但增速却减小;L型挡土墙的加筋土体底部竖向土压力沿筋长方向在加筋土施工期间呈非残性分布,在其上的中且上级模块式加筋土挡墙的竖向土压力施工期呈明显的非线性分布,但最大值均靠近拉筋尾部;L型加筋土挡墙的拉筋应变非常小,且曲线只有一个峰值;模块式加筋土挡墙的加筋土体底部竖向土压力沿筋长方向起初呈线性分布且大小基本相同,但随着填土厚度的增大而呈明显的非线性分布,且出现双峰值;中、上级挡墙的墙面板基底竖向应力随填土厚度的变化形式基本一样,且随填土厚度的增大先是内侧大于外侧,而后是外侧大于内侧;模块式加筋土挡墙的墙背侧向土压力沿墙高、拉筋应变沿筋长方向均呈非线性分布,且实测值均较小。     

多级加筋土复合式挡墙的现场试验

在现场对由L型挡土墙与加筋土挡墙形成的多级加筋土复合式挡墙进行了原位试验。试验表明:土压力和拉筋应变随上覆填土厚度增加而增大,但增速却减小;L型挡土墙的加筋土体底部竖向土压力沿筋长方向在加筋土施工期间呈非残性分布,在其上的中且上级模块式加筋土挡墙的竖向土压力施工期呈明显的非线性分布,但最大值均靠近拉筋尾部;L型加筋土挡墙的拉筋应变非常小,且曲线只有一个峰值;模块式加筋土挡墙的加筋土体底部竖向土压力沿筋长方向起初呈线性分布且大小基本相同,但随着填土厚度的增大而呈明显的非线性分布,且出现双峰值;中、上级挡墙的墙面板基底竖向应力随填土厚度的变化形式基本一样,且随填土厚度的增大先是内侧大于外侧,而后是外侧大于内侧;模块式加筋土挡墙的墙背侧向土压力沿墙高、拉筋应变沿筋长方向均呈非线性分布,且实测值均较小。     

基于弹性理论的有限位移条件下挡土墙上土压力解析

经典土压力理论都是通过研究弹性半空间体内的应力状态,根据土的极限平衡条件和楔体的静力平衡条件而得出的。因土具有蠕变及固结特性,所以产生主动土压力和被动土压力的时机都是暂时的,从长久角度来看,因蠕变及固结现象作用在挡土墙上的土压力也都是非极限平衡条件(有限位移)下的土压力。为计算有限位移条件下作用在挡土墙上的土压力,依据线弹性本构理论建立了有限位移条件下挡土墙上的土压力计算式,引入Duncan-Chang非线性弹性模型中的切线模量来反映土体模量随围压的变化,并推导出发生朗肯主动土压力、静止土压力、主应力方向偏转、朗肯被动土压力的界限应变,依据这4个界限应变将作用在挡土墙上的土压力分为5个状态分区,即主动破坏状态区、有限位移主动土压力状态区、主应力反转前有限位移被动土压力状态区、主应力反转后有限位移被动土压力状态区和被动破坏状态区。通过将所提公式的计算结果与模型试验结果对比分析,得出如下结论:当挡土墙产生水平平动位移、绕墙脚的转动位移和水平平动+绕墙脚转动组合位移时,土压力分布均呈非线性分布,且不同位移下土压力随墙深度的计算值与实测值基本一致,说明提出的有限位移条件下土压力的计算式能够很好地应用在实际工程的挡土墙设计中。     

平移模式下挡土墙主动土压力的确定

平移模式下的挡土墙主动土压力的分布与墙体位移量密切相关。本文考虑挡土墙在满足滑移稳定的前提下,利用改进的极限平衡理论,建立了滑移与抗滑移平衡方程,得到了墙体位移未知情况下,挡土墙主动土压力确定的一种新方法,并分析了墙顶宽度对挡土墙主动土压力分布的影响。结果表明:墙顶宽度有一个合理的取值区间,其区间的上、下限值随挡土墙的基底倾角、墙面倾角的增大而增大,随填土表面超载的增大而减小;当墙顶宽度小于区间下限时,挡土墙滑移失稳;当墙顶宽度在区间范围内增大时,达到主动平衡状态的位移逐渐减小,主动土压力大致由库伦土压力向静止土压力过渡;当墙顶宽度大于区间上限时,主动土压力分布则与静止土压力分布一致。