土工合成材料加筋挡墙长期工作性能分析
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
工 程 建 筑
土工合成材料加筋挡墙长期工作性能分析
胡耀 东
河 北 燕峰 路 桥 建 设 有 限公 司
河北
石 家庄 ０ ０ ］ ５００
【 摘 要 】基 于 试 验 与黏 弹 塑 性 有 限 元 数 值 分 析 结 果 对 比 分 析 了加 筋 挡墙 的墙 面 板 变形 、顶 部 沉 降 和 加 筋 筋 材 强度 参 数对 加 筋黏 性 土 挡 墙 的 长期 工作 性 能 的影 响 。 【 关键词】加 筋土 格栅 黏 弹 塑性有 限 元 长期 工 作性 能 中图分类号 ：ＴＵ ６ ４７ 文 献 标 识码 ：Ａ
立模标高控制值 ＝箱梁顶面设计标高 ＋ 设计施工予拱度 ＋挂篮 自 重及浇注砼后的变形 值 ＋ 日照温差修 正值 设计施工予 拱度 由于设计状态 和实际施 工状 态的差异需进 行修 正。必须 通过实 际测量 资料的积 累、分析找 出各阶段的挠 度变化规
律 。
衡。为减少温度 变化对 合拢段产生拉 应力 ，合拢时 间选择 在一 天最 低气 温时 浇注 ，砼达 到设计 强度 后 ，按 顺序 对称张 拉 、压浆 。张 拉 、压浆完成后及 时解 除临时 固结措施 ， 将各 墩临时支座反 力转移 到永 久支座 上 ，将梁体 转换 成连 续梁 体 系。
当前大量的 实际 工程采用 了土 工合成材料进行结 构加 固 ， 如公 路 边坡 、港 口码 头和桥 头跳 车等 工程 。加筋 结构 最初 用于实 际工
等 特性 ，利 用接触面 间的黏聚力和相互 作用的摩擦 角 ，采用莫尔 一 库仑 准 则判 断接触 面状 态。
程 时主要采 用碎石 土进行 回填 ，主要是 增加筋 一 土之 间界面摩 擦 力 ，并取 得 了较好 的效 果 ， 随 着筋材 应用 领域 的不 断扩大 ，部 但 分实践工程开始 尝试 采用黏性土作 为回填材料 ，但考虑 到黏性土与 筋材 之间 的摩 擦 力相对较 小 ，可能 造成加 筋结 构失稳 破坏 ，因此 实际 工程应 用 比较 慎重 。同 时 ，相 关科研 人 员对加 筋黏 性土开展 系列的研究 ，Ｂ ｒ ａ ｏ ｅ ｇ ｄ 采用室内模型试验和现 场拉拔 试验研 究分析了筋 一黏性土体界面作用特性 ，以此研究筋 一土界 面问相互
≥ 』 及施工前 砼的收缩可 用折合降低 温度的方 法处理。 对于张 拉值的修正 、通过 锚下应 力损 失理论公式 以及 实际观测 值 比较 后修 正 。 为尽 量减小 日照温 差的影响 ，宜选择温 度梯度较小的 时候进 行 观 察 。平衡 力矩 、施 工荷载 对砼标 高也 有影 响 ，若 两端 荷载不 一
三 、施 工 挠 度 的控 制及 观 测
悬浇施工梁体 由于 受 自重 、温度 、外荷载等 因素影响会产生 挠 度 、砼 自身的收 缩 、徐 变等 因素也 会使 箱梁 产生标 高 变化 ，这种 变化 随着跨度的加 大而增加。为 了使成桥后桥 面线型达 到或接 近设 计线 ， 必须在 悬浇时进行标高控 制 ，在施工 中对 已浇或准备浇注 的
一
２、算 例 的对 比分 析
２ １黏 性土 挡墙 的算 例 分析 ． 室 内加筋黏 土挡墙的基本尺寸如 图 １所示。除了在挡墙顶部和 模型槽底 板上铺设一层 砂土外 ，其余各层 回填料 均为黏性土 ，且在 墙顶 部通过 气囊施 加均布 载荷 。
２４ ． ３８
作 用机理 ，其试 验结果表明黏性 土与筋材之 间在 土体适 当含水 量时 也能提供合适的抗拔阻力 ，而 Ｈ ｌａｙ２ ｅｗｎ ［ ・ 等利 用有限元数值模拟方 式对加筋 结构的长 期变性进 行分析 ，但涉及 到筋 一土 、面板 一土
（ 接上页）
注 ： 中单位为 ｃ 图 ｍ 图 １ 室 内试验加筋黏性土挡 墙
的后锚固后 ， 挂篮沿道对称向两端推进 。每前进 ５ ｃ ０ ｍ作一次 同走 观 测 ，防 止挂 篮 转 角 、偏 位造 成 挂 篮受 扭 。
７ 、合拢段的 施工及体 系转换 ： 用 吊架 最后浇注 ，合拢浇注 采 前应及早 调整二端悬浇梁 段的中线及标高 。安装劲 性骨架和张拉 临 时束 ， 确保合拢段 砼未达到设计 强度 前不变形 ，并在合拢 段两侧加 压 ，随着合拢砼 的浇注逐步减压 ，保持 合拢 段砼浇注过程 中荷载平
等接 触 面 因素 影响 ，总 体结 果 不甚 理 想 。
气 囊
砂垫层 塞
１ 、格栅 加 筋 黏 土挡墙 的有 限 元分 析
黏土采用反映土体 黏弹塑性的西原模型 ，其由 １个虎克弹性体 、 １个凯尔文黏弹性体及 １ 个宾汉姆黏塑性体串联而成 ，５ 个模型参数
包括弹性模量参数 日 和 巨 、黏滞系数 ７ 和 及初始 摩阻力 。 ７ Ｉ 为了充分反映 筋材 即格栅的流 变特 性 ，这里结合指 数函数和双 曲线 函数 关系建立 的筋材黏 弹性本构关 系 ，即 即
样 ，必须 会 产生 一头 高 、一 关低 的现 象 ，施工 中力求 平衡 施工 ， 消 除该项 影 响 ，同时在计算 控制 也考虑 该项 内容 。
结束语 ：
预应 力 砼连 续箱梁 悬 浇施工 ，系 高空悬 浇 ，模板层 多、钢筋 管道 孔道 密 、工序 复杂 、重量 大 ，几 何尺 寸要 求严格 、不 安全 因 素 多 ，为确保 工 程质 量 、安全 施 工 ，务必 备环 节均 应十 分谨 慎 ， 应加 大旁 站密 度 ，认真检 查 和 审批各 项报验 单 ，作到 万无 一失 。
㈦
式中： 与 Ｅ 分别为格栅单 位宽度上拉 力和 应变 ， 为时间 ， Ｔ ｔ 与 ｂ及 ｔ 为与筋材性质相 关的参数 。 此外 ，挡墙 的面板采 用常规的混凝土预 制 ，由于其强度高 ，且 不易产生蠕 变 ，故数值分析 时对面板采 用线弹性模型 。而针对 筋 一
土等各类接触面 ，本文采用 Ｇ ｏ ｍ ｎ ｏ ｄ ａ 无厚度接触单元模拟 ，该方法 能较 好的模拟 筋 一土 、土与挡墙面板等接 触面的滑移 、脱开与 闭合
土工合成材料加筋挡墙长期工作性能分析
胡耀 东
河 北 燕峰 路 桥 建 设 有 限公 司
河北
石 家庄 ０ ０ ］ ５００
【 摘 要 】基 于 试 验 与黏 弹 塑 性 有 限 元 数 值 分 析 结 果 对 比 分 析 了加 筋 挡墙 的墙 面 板 变形 、顶 部 沉 降 和 加 筋 筋 材 强度 参 数对 加 筋黏 性 土 挡 墙 的 长期 工作 性 能 的影 响 。 【 关键词】加 筋土 格栅 黏 弹 塑性有 限 元 长期 工 作性 能 中图分类号 ：ＴＵ ６ ４７ 文 献 标 识码 ：Ａ
立模标高控制值 ＝箱梁顶面设计标高 ＋ 设计施工予拱度 ＋挂篮 自 重及浇注砼后的变形 值 ＋ 日照温差修 正值 设计施工予 拱度 由于设计状态 和实际施 工状 态的差异需进 行修 正。必须 通过实 际测量 资料的积 累、分析找 出各阶段的挠 度变化规
律 。
衡。为减少温度 变化对 合拢段产生拉 应力 ，合拢时 间选择 在一 天最 低气 温时 浇注 ，砼达 到设计 强度 后 ，按 顺序 对称张 拉 、压浆 。张 拉 、压浆完成后及 时解 除临时 固结措施 ， 将各 墩临时支座反 力转移 到永 久支座 上 ，将梁体 转换 成连 续梁 体 系。
当前大量的 实际 工程采用 了土 工合成材料进行结 构加 固 ， 如公 路 边坡 、港 口码 头和桥 头跳 车等 工程 。加筋 结构 最初 用于实 际工
等 特性 ，利 用接触面 间的黏聚力和相互 作用的摩擦 角 ，采用莫尔 一 库仑 准 则判 断接触 面状 态。
程 时主要采 用碎石 土进行 回填 ，主要是 增加筋 一 土之 间界面摩 擦 力 ，并取 得 了较好 的效 果 ， 随 着筋材 应用 领域 的不 断扩大 ，部 但 分实践工程开始 尝试 采用黏性土作 为回填材料 ，但考虑 到黏性土与 筋材 之间 的摩 擦 力相对较 小 ，可能 造成加 筋结 构失稳 破坏 ，因此 实际 工程应 用 比较 慎重 。同 时 ，相 关科研 人 员对加 筋黏 性土开展 系列的研究 ，Ｂ ｒ ａ ｏ ｅ ｇ ｄ 采用室内模型试验和现 场拉拔 试验研 究分析了筋 一黏性土体界面作用特性 ，以此研究筋 一土界 面问相互
≥ 』 及施工前 砼的收缩可 用折合降低 温度的方 法处理。 对于张 拉值的修正 、通过 锚下应 力损 失理论公式 以及 实际观测 值 比较 后修 正 。 为尽 量减小 日照温 差的影响 ，宜选择温 度梯度较小的 时候进 行 观 察 。平衡 力矩 、施 工荷载 对砼标 高也 有影 响 ，若 两端 荷载不 一
三 、施 工 挠 度 的控 制及 观 测
悬浇施工梁体 由于 受 自重 、温度 、外荷载等 因素影响会产生 挠 度 、砼 自身的收 缩 、徐 变等 因素也 会使 箱梁 产生标 高 变化 ，这种 变化 随着跨度的加 大而增加。为 了使成桥后桥 面线型达 到或接 近设 计线 ， 必须在 悬浇时进行标高控 制 ，在施工 中对 已浇或准备浇注 的
一
２、算 例 的对 比分 析
２ １黏 性土 挡墙 的算 例 分析 ． 室 内加筋黏 土挡墙的基本尺寸如 图 １所示。除了在挡墙顶部和 模型槽底 板上铺设一层 砂土外 ，其余各层 回填料 均为黏性土 ，且在 墙顶 部通过 气囊施 加均布 载荷 。
２４ ． ３８
作 用机理 ，其试 验结果表明黏性 土与筋材之 间在 土体适 当含水 量时 也能提供合适的抗拔阻力 ，而 Ｈ ｌａｙ２ ｅｗｎ ［ ・ 等利 用有限元数值模拟方 式对加筋 结构的长 期变性进 行分析 ，但涉及 到筋 一土 、面板 一土
（ 接上页）
注 ： 中单位为 ｃ 图 ｍ 图 １ 室 内试验加筋黏性土挡 墙
的后锚固后 ， 挂篮沿道对称向两端推进 。每前进 ５ ｃ ０ ｍ作一次 同走 观 测 ，防 止挂 篮 转 角 、偏 位造 成 挂 篮受 扭 。
７ 、合拢段的 施工及体 系转换 ： 用 吊架 最后浇注 ，合拢浇注 采 前应及早 调整二端悬浇梁 段的中线及标高 。安装劲 性骨架和张拉 临 时束 ， 确保合拢段 砼未达到设计 强度 前不变形 ，并在合拢 段两侧加 压 ，随着合拢砼 的浇注逐步减压 ，保持 合拢 段砼浇注过程 中荷载平
等接 触 面 因素 影响 ，总 体结 果 不甚 理 想 。
气 囊
砂垫层 塞
１ 、格栅 加 筋 黏 土挡墙 的有 限 元分 析
黏土采用反映土体 黏弹塑性的西原模型 ，其由 １个虎克弹性体 、 １个凯尔文黏弹性体及 １ 个宾汉姆黏塑性体串联而成 ，５ 个模型参数
包括弹性模量参数 日 和 巨 、黏滞系数 ７ 和 及初始 摩阻力 。 ７ Ｉ 为了充分反映 筋材 即格栅的流 变特 性 ，这里结合指 数函数和双 曲线 函数 关系建立 的筋材黏 弹性本构关 系 ，即 即
样 ，必须 会 产生 一头 高 、一 关低 的现 象 ，施工 中力求 平衡 施工 ， 消 除该项 影 响 ，同时在计算 控制 也考虑 该项 内容 。
结束语 ：
预应 力 砼连 续箱梁 悬 浇施工 ，系 高空悬 浇 ，模板层 多、钢筋 管道 孔道 密 、工序 复杂 、重量 大 ，几 何尺 寸要 求严格 、不 安全 因 素 多 ，为确保 工 程质 量 、安全 施 工 ，务必 备环 节均 应十 分谨 慎 ， 应加 大旁 站密 度 ，认真检 查 和 审批各 项报验 单 ，作到 万无 一失 。
㈦
式中： 与 Ｅ 分别为格栅单 位宽度上拉 力和 应变 ， 为时间 ， Ｔ ｔ 与 ｂ及 ｔ 为与筋材性质相 关的参数 。 此外 ，挡墙 的面板采 用常规的混凝土预 制 ，由于其强度高 ，且 不易产生蠕 变 ，故数值分析 时对面板采 用线弹性模型 。而针对 筋 一
土等各类接触面 ，本文采用 Ｇ ｏ ｍ ｎ ｏ ｄ ａ 无厚度接触单元模拟 ，该方法 能较 好的模拟 筋 一土 、土与挡墙面板等接 触面的滑移 、脱开与 闭合