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土工格栅加筋土墙水平变形计算

澳门太阳集团2007网站:admin  发布时间:2016-08-09  点击:1463

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黏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,对其设计理论、 计算方法研究得不够深入。所采用的设计理论和规范只能说明土工合成材料加筋 土挡墙的一个侧面,即主要解决了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的。

随着山岭重立区道路建设以及新建铁路、公路上跨既有线路,设计采用的加筋 土挡墙高度会增大,尽管可以通过设置台阶式挡土墙来解决1~3],但会使土工合成 材料加筋土挡墙设计的复杂性和难度增加。由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4?w]纳西州某公路的14座土 工合成材料加筋土挡墙中有4座墙高均为12m以上,因过大的水平变形而坍塌破 坏;我国三峡移民新库区中的巫山加筋土挡土墙(总墙高57m,分三级墙)交付使用 不足半年因水平变形而发生局部垮塌;312国道宁镇公路高度为11m的加筋土挡 土墙因变形过大也发生失稳等。实际上,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,有效控制变形意味预防破坏的发生,遏制突发性的破坏事故。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。同时, 土工合成材料加筋土高挡墙的设计必须提高到一个新的水平,由按强度控制设计 过渡到按强度控制和变形控制双控制设计。

对加筋土挡墙水平变形的研究是继强度、稳定性研究之外加筋土结构理论研 究的另一重要方面。由拉筋与土的相互作用机理可知,只有使拉筋与填土之间产 生相对位移,才能使它们之间的摩擦机制、剪胀机制得以发挥,起到加筋的作用。 由最初的相对位移产生之后,加筋土支挡结构中拉筋与土体之间便处于协调变形 的状态。由于土工合成材料属柔性拉筋材料,以及基于填料、基础和墙体的几何性 状的影响等原因,使得该柔性挡土结构物不同于重力式挡墙等其他挡土结构,容易 在墙面处发生过大的水平变形。但这一变形必须严格控制在工程所允许的范围之 内,一方面不影响结构的正常使用,另一方面保证不会导致结构的整体失稳。

变形控制设计理论正是从变形控制目标出发,选取变形的整个发展阶段进行

涤纶土工格栅
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分析控制。尤其对加筋土高挡墙,大量的工程实践表明满足变形要求往往占主导 地位,B卩设计是由变形来控制的。当然这并不表明,强度控制设计理论巳经无效 了。恰恰相反,变形控制设计理论和强度控制设计理论正成为加筋土支挡结构设 计的主要理论基础,因此也印证了变形问题和强度问题始终是土力学要解决的两 大主要问题。

通常认为,变形控制设计即对加筋土支挡结构进行变形验算,以使变形控制在 允许的范围内。但实际上,变形控制设计应包括更广泛的内涵:

  1. 变形控制首先应是变形预测分析,对加筋土支挡结构在使用条件下的变形 规律及趋势做出预测分析。

  2. 动态设计是变形控制设计的核心。所谓动态设计即将设计置于时间和空 间的动态过程中,随施工过程中的采集与反馈对原设计作必要的调整。动态设计 的实质是随着信息的丰富和完备,不断地进行更高层次的方案优化过程。通过设 计、变形预测分析、再设计、再变形预测分析的不断反复过程,使设计的加筋土支挡 结构水平变形在允许的范围内。

  3. 变形控制设计是与加筋土支挡结构服务有效期这一特定时域相关联的,即 具有时效性。

    土工格栅加筋土挡墙水平变形控制首先需要预测变形的大小。其大小应该是 加筋土结构中各部分水平变形的集合,应考虑拉筋伸长变形、筋土相对位移、加筋 土墙体的水平位移等各种因素的影响。而目前国内外有关加筋土挡墙水平变形计 算的研究较少,一部分成果也是在大量简化基础之上的,以实测结果出人较大。

    本章在研究分析影响墙面水平变形的基础上,分析了水平变形的主要来源和 内在机理,尝试采用解析方法,推导出了在不考虑墙顶外荷载作用下,包括土工格 栅黏弹性特征的拉筋伸长变形、筋/ 土的相对位移、加筋土体在墙后非加筋土体侧 向土压力作用下的水平变形和土工格栅的蠕变变形引起的墙面水平变形在内的简 单、可行的土工格栅加筋土挡墙水平变形计算新方法。通过该方法可以对土工合 成材料加筋土挡墙墙面水平变形进行有效的预测分析。

钢塑复合拉筋带
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