新大洲土工格栅
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土工格研究测试结果数据分析

澳门太阳集团2007网站:admin  发布时间:2016-08-09  点击:1219

1垂直土压力特征

文本框: 至墙面的水平距离/m 文本框: 图5. 7施工期基底以上不同填土高度时基底垂直应力沿拉筋长度分布曲线 GDK144 + 135断面基底垂直土压力在施工期间随填土高度的分布曲线及竣 工后不同时间的分布曲线,如图5. 7和图5. 8所示。

时间/d

5. 8竣工后距墙面不同位置处基底垂直应力随时间的变化曲线 根据试验结果,得出如下结论:

1)随着填土高度的增加,基底垂直土压力逐步增大。垂直土压力分布与目前 规范设计所采用的线性分布情况(均勻分布、梯形分布、Meyerhof分布)并不相同。 实测结果显示:其大小沿土工格栅拉筋长度方向呈非线性分布,最大值发生在拉筋 中间部位附近,向墙面方向和拉筋末端方向逐渐减小;最大值大于A = y ? h理论 的数值,呈现应力集中现象。分析其原因:加筋土体在其后非加筋土体的侧向土压

力作用下将产生倾覆力矩,使其承受的垂直土压力呈非线性分布。

理论上在靠近墙面处应该出现较大的垂直土压力,而在土工格栅末端垂直土 压力最小,但在实际工程中可能由于挡墙下部墙面外移引起应力释放和在墙面处 受到墙面板摩擦力的影响产生的土拱以及筋土相互作用等原因,会使靠近墙面处 的垂直土压力减小。

2)竣工后,在加筋土高挡墙较大的自重荷载作用下使得良好地基可能发生下 沉、拉筋前端与末端产生的土拱效应以及非加筋土体侧向土压力传送的倾覆力矩 作用,使得墙面附近的垂直土压力呈下降的趋势,而拉筋中部附近垂直土压力呈上 升趋势。

5. 9和图5. 10为测试断面第11层拉筋底部的垂直土压力随填土高度及竣 工后时间的变化情况。试验结果显示,由于该测试层以上采用黏性土填筑,填料质 量及压实质量较砂砾石填料均匀,且能够得到较好的控制,测得的垂直土压力沿拉 筋长度方向分布较为均勻,并且竣工后测试数值较为稳定。

5.3.2墙背侧向土压力特征

5. 11为施工期间在测试断面中埋设于包裹体背后竖向土压力盒测得的侧 向土压力大小随填土髙度的变化曲线。图5. 12为测试断面测得的竣工后施加于 碎石包裹体后的侧向土压力沿墙高的分布曲线。


 

5_ 11墙背不同位置处侧向土压力随墙高的变化图

墙背侧向土压力规律分析如下:

1)         随着挡墙填土高度的增加,不同层位处的侧向土压力随之增大。随着墙高 的增加,墙面逐渐发生水平变形而导致侧向土压力减小的原因,使得随填土高度增 加土压力增长速率减小,致使实测侧向土压力均小于理论值。只是墙高的中部以 上数值与主动土压力较为接近,墙高的中部以下数值小于主动土压力。

2)         侧向土压力沿墙高呈非线性分布。在墙高的中部以下,侧向土压力呈增大 趋势。在挡墙的施工过程中,整体现浇混凝土面板是在墙体竣工后砌筑在墙底的 条形基础上的,这种面板形式对挡墙的水平变形起了约束作用,导致在底部产生了 较大的侧向土压力,但其值也仅为主动土压力的1/3左右。

3)         竣工后,侧向土压力大小随时间延续呈减小的趋势。主要是基于墙面水平 变形的逐渐增大、地基的沉降导致墙面附近的垂直应力降低以及包裹体与墙面板 的摩擦作用,使得侧向土压力逐渐减小。这与后面分析墙面的水平变形结论相 一致。

5.3.3     文本框: 0 50 10( 侧向土压力/kPa 文本框: 图5. 12墙背侧向土压力沿墙髙分布图文本框: ? 主动dbffi力 静止力 竣工时 竣工后2个月 竣工后4个月 竣工后6个月 -B-竣工后10个月 竣工后16个月土工格栅拉筋变形特征

5.13?图5.18GDK144+135整体式混凝土面板断面不同层位拉筋变 形及竣工后其大小随时间的变化曲线。


U.J

0.4,

 
文本框: 4m9m,l9m9m.i6m 丨2.31 5 7,7. —?—mHt

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至墙面的水平距离/m                           时间切

(a)拉筋各测点应变随填土高度的变化              (b)竣工后拉筋各测点应变随时间的变化

5.13 GDK144+135断面第23层拉筋应变曲线 土工格栅拉筋变形规律如下:

1)为了测试加筋土墙体的整体效果,分别在测试层位土工格栅拉筋末端埋设 了一支柔性位移计。柔性位移计一端固定在土工格栅末端横肋上,另一端固定在 其后土体中的15cm髙、lOcni宽的铁铲上。从测试结果可以看出,基于加筋土墙


 

 

 

 

 

 

 

 



 

 



1                                                                   2 3 4 5 6 7 8       0        150 300 450 600 750

至墙面的水平距离/m                                                        时间/d

拉筋各测点应变随填土高度的变化                       (b)竣工后拉筋各测点应变随时间的变化

5.15 GDK144+135断面第11层拉筋应变曲线


 

 



2       4 6 8 10

至墙面的水平距离/m

(a)拉筋各测点应变随填土高度的变化

150 300 450 600 750 时间/d

(b)竣工后拉筋各测点应变随时间的变化


 



时间/d

(b)竣工后拉筋各测点应变随时间的变化


文本框: 至墙面的水平距离/m (a)拉筋各测点应变随填土高度的变化


 


断面第5层拉筋应变曲线


文本框: 图 5.17 GDK144+135


 


0 2 4 6 8 10 12 14                                                                                                                        0                      150 300 450 600 750

至墙面的水甲距离/m                                                         时间/d

(a)拉筋各测点应变随填土高度的变化                 b)竣工后拉筋各测点应变随时间的变化

5. 18 GDK144+135断面第2层拉筋应变曲线

2) 在挡墙施工过程中,各层拉筋拉力随上覆填土厚度的增加而增加,但增加 速率逐渐减小。填土厚度变化时,每层拉筋拉力沿筋长方向的分布规律大致保持 不变,但不同层位处拉筋拉力沿筋长的分布规律有所不同。

3) 测试断面各层拉筋的实测应变范围:加筋土体上部黏性土填料中土工格栅 短筋的实测应变范围在0.1%?0. 97%之间。根据拉伸试验结果,在按照挡墙实 际的施工进程对应的拉伸速率条件下,实测的应变范围相当于土工格栅受到

0. 74?8. 7kN/m的荷载,将此值与土工格栅的极限抗拉强度69.17kN/m比较,其 大小只相当于土工格栅极限抗拉强度的2. 5%?12. 5%。加筋土体下部砂砾石填 料中土工格栅长筋的实测应变范围在0. 16%?0. 88%之间,在按照挡墙实际的施 工进程对应的拉伸速率条件下,土工格栅拉筋相当于受到5. 23?17. 41kN/m的 荷载,将此值与土工格栅的极限抗拉强度139. 83kN/m比较,其大小只相当于土 工格栅极限抗拉强度的3. 8%?12. 4%

因此,两种型号土工格栅的实际受力均远小于设计数值,同时在这个低数值拉 力下发生的蠕变变形很小。该结论从工程竣工后每层拉筋应变随时间的变化曲线

也可证实。因此,本工程实例中可以不考虑加筋土挡墙土工格栅拉筋的蠕变变形。

4) 墙体上部拉筋应变呈单峰值分布,最大应变在墙顶位置距离面板较远,向 下逐渐靠近面板;而测试断面的墙体下部的拉筋应变沿筋长方向呈双峰值分布,第 一个峰值靠近面板,而第二个峰值远离面板。实际上,两个应变峰值产生的原因是 不同的。第一个峰值是由于填土侧向土压力作用于面板后,在墙面板附近处产生 一个应变峰值。第二峰值的产生是土体自重、填土对拉筋的摩阻力等共同作用的 结果。应变双峰值情况与其他研究人员的原型试验结果和离心机模型试验结果相

致。

5) 竣工后,各测试断面各层位拉筋变形随着时间的延续基本保持常数。虽然 挡墙竣工一年后在墙顶铺设了 30cm的碎石道碴,但测试结果显示,如此小的外荷 载对各层位土工格栅拉筋变形的影响较小。该结果一方面验证了在本工程实例中 不考虑加筋土挡墙土工格栅拉筋蠕变变形结论的正确性,另一方面说明了该挡墙 具有较好的整体稳定性。

5.3.4加筋土墙体潜在破裂面特征

文本框: 0§文本框: 距离/m 图5.19 GDK144+135墙背潜在破裂面 将加筋土体中各层位测试拉筋最大拉力(应变)位置连线,分析其潜在的破裂 面位置(对于墙高下半部,取远离面板处的应变峰值位置),如图5. 19所示。

就整个墙高来说,实测潜在破裂面呈曲线形分布。在墙体下部,其形状与 “0. 3H比较接近,而上部挡墙其形状与“0. 3H相差甚远。

若把该加筋土挡墙看成双级墙,上墙墙髙7. 5 m下级墙高4. 7 m两级墙体 台阶宽度为零。这样就每一个墙体单独分析,分别画出库仑主动土压力理论的潜 在破裂面和“0. 3H确定的潜在破裂面。从图中5.19看出,上墙潜在破裂面形 状与“0. 3H

若把该加筋土挡墙看成双级墙,上墙墙高7. 5m下级墙髙4. 7m两级墙体台 阶宽度为零。这样就每一个墙体单独分析,分别画出库仑主动土压力理论的潜在 破裂面和“0. 3H确定的潜在破裂面。从图中5. 19看出,上墙潜在破裂面形状 与“0. 3H接近,而下墙潜在的破裂面形状与库仑主动土压力連论接近。

5.3.5    墙面水平变形特征

墙面水平变形观测是本次试验研究的重要内容。随着挡墙施工的进展GDK144+135断面第2层、第5层、第8层、第11层、第17层、第23层拉筋对应 髙度的墙面处设置水平变形观测点,观测施工及竣工后墙面的水平变形,测试结果 如图5. 20所示。同时,竣工后,在测试断面墙顶栏杆帽石后0. 5m位置钻孔,埋设 测斜管,利用水平测斜仪观测竣工后的水平位移,测试结果如图5. 21所示。

水平变形/on

5. 20墙面不同高度水平变形测试结果(水平位移观测点)


 

观测结果表明:随着填土高度的增加,不同高度测点的水平变形逐渐增大,最 大水平变形位置位于挡墙的下部。竣工后随着时间的延续,墙面水平变形呈增大 的趋势,但增长速率很小。因此,考虑施工过程的影响时,墙面的最大水平变形发 生在墙的下部,而竣工后墙面最大水平变形发生在墙顶处。


墙顶铺设道碴后,除墙顶水平变形明显增大外,墙顶2. 0 m以下各测点受外 荷载的影响很小。

    1. 文本框: 水平变形/on 图5_ 21墙面不同髙度水平变形测试鍤果(水平测斜仪)

根据现场原型试验观测结果,该土工格栅加筋土挡墙的受力和位移完全满足 结构的强度、稳定、变形和安全要求,并得出如下有益的结论:

  1. 施工期,土工格栅加筋土挡墙测试断面基底垂直土压力随填土高度的增加 而增加,但其数值小于按照自重应力计算的理论计算值。其大小沿土工格栅拉筋 长度方向上的垂直土压力分布呈非线性,最大值发生在拉筋中间部位附近,向墙面 方向和拉筋末端方向逐渐减少。竣工后,随着时间的延续,墙面附近和拉筋末端的 垂直应力呈下降趋势,而拉筋中部附近垂直应力呈上升趋势。

  2. 施工期,土工格栅加筋土挡墙测试断面不同层位处的墙背侧向土压力随填 土高度的增加而增大,增长速率逐渐减小。侧向土压力实测数值均小于主动土压 力,且沿墙高呈非线性形式分布。竣工后,基于墙面水平变形增大、地基沉降导致 的墙面附近垂直土压力降低以及包裹体与墙面板的摩擦作用,实测侧向土压力大 小随时间延续呈减小的趋势。

  3. 施工期,土工格栅加筋土挡墙测试断面各层位拉筋拉力随上覆填土厚度的 增加而增大,增长速率逐渐减小。墙体上部拉筋拉力沿筋长呈单峰值分布,最大拉 力在墙顶位置距离面板较远,向下逐渐靠近面板,而在墙体下部拉筋拉力均呈双峰
    值分布,第一个峰值靠近面板,而第二个峰值远离面板。竣工后,随着时间的延续, 各测试断面各层拉筋变形呈降低趋势,但变化值很小。

  4. 土工格栅加筋土挡墙测试断面墙体潜在破裂面呈曲线形分布。上墙潜在 破裂面形状与“0. 3H接近,而下墙潜在的破裂面形状与朗肯主动土压力理论 接近。

随着填土高度的增加,土工格栅加筋土挡墙测试断面墙面水平变形逐渐增 大,最大变形位置在墙高的下部。竣工后,随着时间的延续,墙面水平变形呈增大 趋势,但增长率很小,壙面最大水平变形发生在墙顶处。
HDPE双壁波纹管
HDPE双壁波纹管

    
 
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