土工合成材料加筋土挡墙设计方法论文
土工合成材料加筋技术应用研究
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。
加筋土挡墙设计方法
2 结语
新 方 法 不 涉 及《规 范》提 出 的 活 动 区 、 稳 定 区 、 简 化 破裂面等概念, 避免了由此带来的随意性, 考虑了墙背 水平土压力的作用, 改善了挡墙的筋带分布。
( 1) 弯竖力计算 假定挡墙为承受水平土压力的悬臂梁, 挡墙受弯截 面采用受弯梁的平截面假定 ( 见图 2) 。
弯竖力公式 ( 16)
其中 ( 17)
( 18)
( 19)
( 20)
( 21)
( 22) 式中, zi 为计算面深度, m; si 为筋束长度, m; σi 为筋 首取+筋尾取- ; 其余符号同前。 说明: 上墙各筋束的墙背水平土压力图高度均 为 zi+h2, 弯竖力 σi 作用于宽度等于筋束长度的水平面内。
公路交通科技 应用技术版
加筋土挡墙设计方法
武文兵
( 山西省交通规划勘察设计院, 山西 太原 030006)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
摘 要: 文章认为, 加筋土挡墙的筋带与面板将无筋时侧面呈斜坡的散土改造成为有筋时侧面呈垂直面的整体
土, 使挡墙获得了固体的某些物态特性和力学特性。故本方法对加筋土挡墙采用考虑重力式挡墙特点和土体特性
提出的抗滑稳定方程式和内部稳定性分析两方法, 使挡墙的墙宽、墙顶宽和墙底宽等完全由计算得到, 消 除 了 《规 范》 方 法 的 随 意 性 及 安 全 隐 患 , 从 而 可 突 破 《规范》方法对挡墙高度须≤12m 的规定。
五 边 形 挡 墙 横 断 面 节 省 了《规 范》方 法 矩 形 横 断 面 后 上和后下部的工程量; 由于考虑了墙背水平土压力, 使 全墙筋带配置趋于合理。将节省的筋带用于增强薄弱部 位, 能有效防止《规范》方法常见的 1/3 墙高部位墙面鼓 肚的发生。
某新型土工格栅加筋土挡墙的设计方法
(. i guPoic l o u i t n l nn n einIstt C .Ld, aj g2 0 0 , hn; . ol eo tr 1 J n s rvni mm nc i s a iga dD s tue o, t.N ni 10 5 C ia 2 C l g f a aC ao P n o ni n e Wae C ne a c n yrp w r nier g H h i nvr t N nig20 9 , hn ) osr n yadH do o e g ei , o a U iesy aj 10 8 C i v E n n i, n a
wa t f r s u c s se o e o r e ,he e t pp o ra e te t n n p lc to f i a a to t c u e o n y s v s nc he a r p it r ame ta d a p i ai n o t s a p r f sr t r s n t o l a e u i v sme ,b t a s s h l f lt h n io me t l p o e to n e t nt u lo i e p u o t e e v r n n a r t ci n.Ba e n e g i e n o c d r t i i l n s d o g o rd r i fr e e an ng wal a d f i e mo e o en o c me tt e r , u o wa d a n w de n t e d sg fr i f r e a h r ti ng wa lo al d fr i f r e n h o y we p tf r r e i a i h e in o en o c d e r e ani l f ur t
加筋土挡土墙 毕业设计
目录第1章绪论 (1)1.1 挡土墙介绍 (1)1.2 挡土墙分类与加筋土挡土墙概述 (2)1.2.1 重力式挡土墙 (2)1.2.2 悬臂式挡土墙 (2)1.2.3 扶壁式挡土墙 (2)1.2.4 锚定板及锚杆式挡土墙 (3)1.2.5 土钉墙 (3)1.2.6 加筋土挡土墙 (3)1.3 加筋土挡土墙设计内容 (4)第2章设计基本资料 (6)2.1 设计计算内容 (6)2.2 基本参考资料 (7)2.3 工程设计资料 (8)第3章设计计算内容 (9)3.1 填料 (9)3.2 拉筋 (9)3.3 墙面板 (10)3.4 沉降缝 (10)3.5 结构尺寸设计 (11)3.6 基础设计及整体稳定性分析 (11)3.6.1 挡土墙基础设计 (11)3.6.2 挡土墙基础计算 (12)3.6.3 水平土压力计算 (15)3.6.4 垂直土压力计算 (16)3.6.5 内部稳定性验算 (17)3.6.6 外部稳定性验算 (24)3.6.7 轴向力偏心距 (26)3.7 设计计算内容 (27)3.7.1 筋带受力计算 (27)3.7.2 内部稳定计算 (29)3.7.2 外部稳定计算 (32)第4章加筋土挡土墙施工 (38)4.1 加筋土挡土墙施工特征 (38)4.2 施工准备及原材料选择 (39)4.3 加筋土挡土墙基础施工 (39)4.4 砂砾石垫层施工 (40)4.5 加筋土工格栅的铺设 (40)4.6 锚杆施工 (41)4.7 泄水孔施工 (41)4.8 填料填筑 (42)4.9 加筋土挡土墙面板施工 (43)4.10 帽石、栏杆施工 (44)4.11 施工关键环节 (44)第5章设计总结 (45)参考文献 (48)结束语 (49)致谢 (50)附录A 外文翻译 (51)A.1 相关外文资料 (51)A.2 对应中文翻译 (55)附录B 有关图纸 (58)B.1 墙面板图 (58)B.2 挡土墙横断面图 (58)第1章绪论1.1 挡土墙介绍挡土墙是公路工程中广泛采用的一种构造物,是一种支承路堤土或山坡土体,防止填土或土体变形失稳,承受侧向土压力的建筑物。
《土工合成材料加筋土结构应用技术指南》
《土工合成材料加筋土结构应用技术指南》示例文章篇一:《土工合成材料加筋土结构应用技术指南?这听起来好复杂啊!》嗨,大家好!我是一名小学生,今天要跟你们聊聊这个听起来超级复杂的《土工合成材料加筋土结构应用技术指南》。
你们可能会想,一个小学生怎么会懂这个呢?嘿嘿,听我慢慢说。
我爸爸是搞建筑工程的,有一次他拿回来一本这样的指南,我当时就好奇得不得了。
那本指南的封面看起来就很严肃,全是一些我不太认识的字和奇怪的图案。
我就问爸爸:“爸爸,这是啥呀?怎么看起来这么难懂?”爸爸笑着说:“这可是很有用的东西呢,对于盖房子、修道路那些工程来说就像一个宝贝。
”我打开那本指南,里面全是密密麻麻的字和各种图。
我先看到了土工合成材料的介绍。
这就像是一个超级英雄家族一样。
有土工织物,它就像一个很薄但是很坚韧的布,可以用来隔开不同的土,就好像是给土做了一个个小房间,让它们不会乱跑。
我就想啊,这土工织物是不是像我们穿的衣服一样,给土穿上了衣服,让土变得规规矩矩的呢?还有土工格栅,那形状就像一个个小格子组成的大网,它可以把土紧紧地拉住,就像我们用手抓住一把沙子一样,不让土散开。
我就问爸爸:“爸爸,这个土工格栅是不是像蜘蛛网一样,把土都网住呀?”爸爸摸摸我的头说:“有点像呢,儿子。
”再说说加筋土结构吧。
加筋土就像是一个团队,土是那些普通的队员,而土工合成材料就是队长。
没有队长的时候,土可能就很松散,就像我们玩沙子,手一松沙子就散了。
但是有了土工合成材料这个队长,土就变得很结实。
我想象着在建筑工地上,那些加筋土结构就像一个个强壮的巨人,稳稳地站在那里。
我问爸爸:“爸爸,是不是有了加筋土结构,房子就不会倒了呢?”爸爸说:“对呀,儿子,这就像我们搭积木,如果下面的积木很松散,那整个积木塔就很容易倒,但是如果我们把下面的积木用东西固定好,就像加筋土结构那样,那积木塔就会很稳。
”我还看到了在不同地方的应用。
比如说在道路工程里,加筋土结构就像是道路的保护神。
加筋挡土墙合理设计方法的探讨
加筋挡土墙合理设计方法的探讨摘要:本文对于土工格栅加筋土挡墙的设计方法和施工要求进行简要论述。
在加筋挡土墙的合理设计方法上进行研究,目的是要确保挡土墙施工后整体结构性质稳定。
近年来,通过加筋土挡墙的施工案例的增多,进行了大量的经验的积累以及技术的提升,目前对于土工栅格栅加筋土挡墙的施工机理已经予以了掌握。
结合理论分析,对原型实验和数据模拟等结果发现,在进行土挡墙的设计和单体挡墙的施工的过程中,要针对不同的格栅刚度、加筋长度等指标要求,确定施工方案。
期望本文针对加筋土挡墙工作机理和合理设计方法的论证,能够为类似工程提供参考资料。
关键词:加筋挡土墙;合理设计;方法论证加筋土挡墙结构是一种新型的挡土结构,这种结构抗震性能好,造价低,同时具有结构稳固、材料节约的优势。
目前无论是在公路和铁路建设中应用都较为广泛。
由于加筋土挡墙的结构包含了墙面、筋体、土体等各种组成,要求土地必须具有抗剪力和抗压力,但是在进行施工中往往发现当在土弄土内插入适当的精彩之后,其抗大强度相对降低,使得土底的应力扩散,增加了土体变形的概率。
因此在施工中通过对土体和其他材料之间摩阻力的限制,使得土底侧墙位移减少,以提高涂底的稳定性。
1、加筋挡土墙试验通过对加筋挡土墙的实验分析,得到相应的基本原理和精确的数据,发现在准确的试验结果的论述下,才能让具有质量保证的施工方案实现[1]。
1.1加筋挡土墙施工基本原理论述:加筋土结构是包含了各种复杂的材料,拉筋的弹性模型模量以及添土共同作用。
在相互模组的情况下,强度会有有所提高,因此借助于拉筋,将所填的土的抗剪强度进行提高,就能保证土底维持稳定。
其所依据的原理包含了摩擦加金和距离原理等。
摩擦加筋原理是通过将拉筋从土中拉出,使得拉筋材料拥有足够的强度,建议将土压力传递给拉近,从而产生足够的摩阻力,保持土体稳定。
理论上,可以将土体和拉筋材料看成一个承板单元,通过承板单元的有限层的组合确定材料性质,用于增量分析。
挡土墙设计毕业设计论文
挡土墙设计毕业设计论文【正文】挡土墙设计1. 简介挡土墙是一种用于抵御土壤侧向压力和控制土壤侵蚀的结构工程,广泛应用于道路、铁路、建筑、堤坝等领域。
挡土墙的设计和施工对于工程的稳定性和安全性至关重要,本篇毕业设计论文旨在探讨挡土墙的设计原理、方法以及相关的施工技术。
2. 挡土墙的分类挡土墙可根据其结构形式和材料特性进行分类。
在结构形式上,常见的挡土墙包括重力式挡土墙、捆绑式挡土墙、钢板桩挡土墙等。
在材料特性上,挡土墙可分为混凝土挡土墙、钢筋混凝土挡土墙、砖石挡土墙等。
不同类型的挡土墙在设计和施工上存在一定的差异,因此需要针对具体情况选择最适合的挡土墙类型。
3. 挡土墙设计原理挡土墙的设计原理主要包括土体力学原理和结构力学原理。
土体力学原理涉及土壤的力学性质,包括土体的侧向压力、摩擦力等;结构力学原理则关注挡土墙本身的荷载、应力及变形等方面。
挡土墙的设计需要综合考虑土壤力学特性、结构强度以及工程经济性等因素,以确保挡土墙具有足够的稳定性和安全性。
4. 挡土墙设计方法挡土墙的设计方法包括平衡切坡法、承重式挡土墙设计法等。
平衡切坡法是最常用的设计方法之一,其原理是通过切削和回填土体,使得挡土墙整体上保持处于平衡状态。
承重式挡土墙设计法则采用钢筋混凝土桩或预应力锚杆等辅助结构,以增强挡土墙的抗侧向压力能力。
设计方法的选择需要根据具体工程条件和要求进行合理的判断。
5. 挡土墙的施工技术挡土墙的施工技术包括基础处理、挡土墙结构体的施工以及排水系统的建设等。
基础处理是挡土墙施工的关键环节,包括地基平整、土壤固结等工作。
挡土墙结构体的施工需要严格按照设计要求进行,确保结构的稳定性和强度。
排水系统的建设对于挡土墙的长期稳定性至关重要,合理的排水方案能够减少水压对挡土墙的影响。
6. 挡土墙的监测与维护挡土墙的建设完成后,需要进行定期的监测和维护工作,以确保其长期的稳定性和安全性。
监测内容包括挡土墙的位移、应力、水位等,可以采用传感器等设备进行实时监测。
挡土墙设计毕业设计论文
毕业设计(论文)题目:挡土墙设计毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:日期:指导教师签名:日期:使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
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作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日注意事项1.设计(论文)的内容包括:1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)2)原创性声明3)中文摘要(300字左右)、关键词4)外文摘要、关键词5)目次页(附件不统一编入)6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论7)参考文献8)致谢9)附录(对论文支持必要时)2.论文字数要求:理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。
毕业设计—加筋土挡土墙设计
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 (2)1.3.1国外发展概况 (2)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 (5)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 (7)2.2 加筋土挡墙的设计原理 (8)2.2.1 摩擦原理 (9)2.2.2 准粘聚力原理 (10)2.3加筋土挡墙的破坏模式 (11)2.4 破裂面的确定 (13)2.5 加筋土挡墙设计计算时的基本假定 (15)第3章加筋土挡墙的设计理论和计算方法 (16)3.1 稳定性分析计算方法 (16)3.1.2 数值分析法 (17)3.2 内部稳定性分析计算 (18)3.2.1 土压力计算 (18)3.2.2 作用在拉筋上的竖向压应力计算 (21)3.2.3 地震力计算 (22)3.2.4 拉筋拉力计算 (23)3.2.5 拉筋抗拔力计算 (23)3.2.6 拉筋长度的确定 (23)3.2.7 拉筋抗拔稳定检算 (24)3.2.8 拉筋抗拉强度检算 (24)3.2.9 墙面板内力检算 (25)3.2.10 连接件内力检算 (26)3.3 外部稳定性分析计算 (27)3.3.1 基底抗滑稳定性计算 (27)3.3.2 倾覆稳定性计算 (28)3.3.3 基底承载能力计算 (28)第4章加筋挡土墙设计 (30)4.1 工程资料 (30)4.1.1 工程概况 (30)4.1.2 工程条件 (30)4.2设计方案 (31)4.2.1 加筋土挡墙方案的选择 (31)4.2.2 填料与拉筋的选取 (32)4.3 初步确定拉筋长度 (33)4.3.1 墙后总地震主动土压力计算 (33)4.3.2 基底抗滑稳定 (33)4.3.3 抗倾覆稳定 (34)4.4 荷载计算 (34)4.4.2 竖向压力 (36)4.4.3 拉筋拉力 (37)4.5 拉筋长度计算 (38)4.5.1 无效长度 (38)4.5.2 有效长度 (38)4.5.3 拉筋全长 (39)4.6 拉筋抗拔力计算 (39)4.7 拉筋抗拔稳定检算 (40)4.7.1 有荷载作用的抗拔稳定检算 (40)4.7.2 无荷载作用的抗拔稳定检算 (41)4.8 外部稳定性检算 (42)4.8.1 基底滑动稳定检算 (42)4.8.2 全墙倾覆稳定检算 (43)4.8.3 基底承载力检算 (44)4.9 截面及结构设计 (44)4.9.1墙面板 (44)4.9.2基础 (45)4.9.3帽石 (45)4.10 内部稳定性检算 (45)4.10.1 拉筋强度检算 (45)4.10.2 墙面板及连接件内力检算 (46)4.11 小结 (47)结论 (48)参考文献 (50)附录 ............................................................................................... 错误!未定义书签。
土工合成材料加筋土挡墙设计方法的研究
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Abstract: Analysis of geosynthetic materials in the retaining wall failure pattern, and on the basis of summarizing the domestic and foreign geosynthetic reinforced retaining wall material limit equilibrium method, limit state method and finite element method three design method and the development of research present situation, The paper proposed direction of the structure design development .Key Words: geosynthetic materials reinforced soil retaining wall design destruction1 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。
挡土墙设计毕业论文设计
挡土墙设计毕业论文设计摘要:本文详细阐述了挡土墙的设计过程,包括其类型选择、稳定性分析、结构计算以及施工要点等方面。
通过对实际工程案例的研究,结合相关理论和规范,为挡土墙的设计提供了全面而实用的指导。
一、引言挡土墙作为一种常见的支挡结构,广泛应用于道路、桥梁、水利等工程领域。
其主要作用是防止土体坍塌或滑坡,保持土体的稳定性,保障工程的安全和正常使用。
随着工程建设的不断发展,对挡土墙的设计要求也越来越高,因此,深入研究挡土墙的设计具有重要的现实意义。
二、挡土墙的类型(一)重力式挡土墙重力式挡土墙依靠自身的重力来维持稳定,通常由块石、混凝土或毛石混凝土等材料砌筑而成。
其优点是结构简单、施工方便、造价较低,但缺点是体积较大、占地面积多。
(二)悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙由立壁、趾板和踵板三部分组成,其稳定性主要依靠墙身的悬臂部分和踵板上的填土重量来维持。
这种挡土墙结构轻巧、施工方便,但对地基承载力要求较高。
(三)扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙是在悬臂式挡土墙的基础上,增设扶壁以增强其稳定性。
它适用于较高的挡土墙,具有较好的经济性能。
(四)锚杆式挡土墙锚杆式挡土墙通过锚杆将墙面板与稳定的地层相连,利用锚杆的抗拔力来维持挡土墙的稳定。
这种挡土墙适用于岩石地基或土质地基较好的情况。
(五)加筋土挡土墙加筋土挡土墙是在土中加入拉筋,利用拉筋与土之间的摩擦力来提高土体的稳定性。
其具有良好的抗震性能和适应性。
三、挡土墙的稳定性分析(一)抗滑移稳定性分析挡土墙在土压力作用下,可能会沿基底产生滑移。
抗滑移稳定性分析的目的是确保挡土墙在水平力作用下不会发生滑移破坏。
(二)抗倾覆稳定性分析挡土墙在土压力作用下,可能会绕墙趾发生倾覆。
抗倾覆稳定性分析的目的是确保挡土墙在土压力作用下不会发生倾覆破坏。
(三)地基承载力验算挡土墙的基底压力应小于地基的承载力,以保证挡土墙的地基不会发生破坏。
四、挡土墙的结构计算(一)土压力计算土压力的计算是挡土墙设计的关键。
加筋土挡墙
第 卷第 期 岩 土 力 学 V ol. No. 2012年5月 Rock and Soil Mechanics . 2012收稿日期:2012-05-7基金项目,请在脚注中注明基金及其批准号文章编号:1000-7598-(2003) 02―0304―03加筋土挡墙的现状分析摘 要:加筋土挡墙是目前应用较为广泛的一种新型挡土结构,随着加筋土挡墙技术的设计理论和施工技术的日臻成熟,及巨大的经济效益和显著的社会效益,已广泛应用于高速公路工程。
利用加筋土挡墙施工工艺不但可以改变土的受力结构、提高土的抗剪强度、增加土体的稳定性,而且还能够在保证土地使用面积的情况下减少占地放坡面积,尤其适用于山体陡峭、临近河边的场地。
关 键 词: 加筋挡土墙;施工工艺;质量控制;岸坡防护;路基工程 中图分类号:TU 443 文献标识码:A1 概述加筋土挡墙是利用加筋土技术修筑的支挡结构物。
加筋土是一种在土体中加入土工材料的复合土,利用其拉筋与土之间的摩擦作用来提高土体强度,从而达到稳定的目的。
加筋土挡墙由基础、面墙、填料、土工合成材料等组成,作为一种新型支挡结构,在岸坡防护工程领域占有重要地位。
目前工程界在研究应用和推广方面异常活跃,但在工程实践中也存在一些问题:拉筋断裂造成的破坏;填料与拉筋之间摩擦力不足造成的破坏;加筋体的滑动和倾覆破坏。
2 加筋土挡墙的基本原理加筋土挡墙是由面板、拉筋和填料共同组成的整体复合结构。
土在自重或外力作用下易产生变形或倒塌,若在土中沿应变方向埋置具有挠性的筋带材料,则土与筋带材料产生摩擦,使加筋土具有了某种程度的粘着性,从而改良了土的力学性质。
在加筋挡土墙结构中,由填土自重和外力产生的侧压力作用于面板,通过面板将此侧压力传给筋带,企图将筋带从土中拔出。
而筋带材料被压住,于是填土与筋带之间的摩阻力阻止了筋带被拔出,此种情况下,只要筋带材料具有足够的强度,并且与土产生足够的摩阻力,那么加筋的土体就可以保持稳定。
加筋土挡墙施工技术建筑毕业论文
加筋土挡墙施工技术建筑毕业论文加筋土挡墙技术从出现到大规模使用已经有了50多年的历史,它以其显著的技术经济优势在公路、建筑、水利和煤矿工程中得到了广泛的应用,同时也加速了其自身的开展与成熟。
首先,加筋土属于柔性结构物,在较软的地基上可以应用,并且能够适应较大的地基变形,抗震性较强。
它可以做成很高的垂直填土,很大程度上节约了占地面积。
其次,加紧土挡墙的造价比拟低廉,―般只到达普通挡墙的40%~60%,经济性非常突出,而且排水畅通,使用砌竖缝的方式可解决排水问题,免去了专门的排水管。
此外,其面板采取预制方式,拉筋带可在工厂定制生产,在现场分层填筑。
施工简便、快速、并且节省劳动力和缩短工期。
2.1 根底工程在基坑开挖前,要进行详细测量定位工作并标示出开挖线;基坑开挖和处理过程中,按设计要求开挖至设计标高,坑底面平面尺寸一般大于根底外缘30至60cm,做好防水和排水工作。
如果挡墙地基的承载力比拟低,应采取相应的措施提高地基承载力,直到满足设计要求。
如果土挡墙的地基是风化岩石,必须对风化局部进行去除,假设地基为砂性土、粘性土以及碎石土等土质地基那么应夯实整平,对于没有风化的岩石应要将岩面凿成水平台阶,台阶长度应大于3m,宽度应大于0.5m,台阶的其高宽比应小于1:2。
对于加筋土挡墙的根底浇筑,一般是现浇混凝土根底,注意在浇筑时要控制好根底顶面标高。
2.2 面板安装加筋土挡墙根底施工完成后,必须经过验收检查,方能进行墙身的施工。
面板采用预制的方式制作,完成后运至施工现场。
对于面板安装而言,首层面板是控制全墙基线的关键层,需要用经纬仪控制,在条形根底顶面上准确划出面板的外缘线和墙面板长度分段线。
在进行面板安装时,要用低强砂浆砌筑调平,从墙端和沉降缝两侧开始,按设计要求的垂直度、坡度挂线安装。
要注意相邻面板的水平误差应控制在10mm之内,轴线偏差每20m要控制在10mm内,为防止应力集中造成的面板损坏,严禁在面板间采用坚硬石子或铁片支垫;对于其它层面板的安装而言,安装方案和第一层面板相同,每层面板安装时均要用垂球、挂线核对,每三层面板安装完毕后要进行轴线和标高的测量(偏差范围要求同第一层)。
加筋土挡墙的设计与应用分析
加筋土挡墙的设计与应用分析摘要加筋土挡墙的组成,设计,经济分析,施工要点及原位观测分析。
关键词加筋土挡墙设计施工观测1 与重力式挡土墙的经济比较加筋土挡土墙的建设成本费用一般为重力式挡土墙的50~80%。
一般而言,挡土墙越高,加筋土挡墙经济效益越明显。
墙高10米时加筋土挡土墙的造价约为重力式挡土墙的50%;墙高15米时加筋土挡土墙的造价约为重力式挡土墙的40%;墙高20米时加筋土挡土墙约为重力式挡土墙的30%~35%。
若有推土、运土、碾压机械配合,工期明显较重力式短。
2 加筋土挡土墙的构件加筋土挡土墙起到了与重力式圬工结构、扶壁结构、沉箱结构等形式的墙体同样的作用,一般由基础、面板、拉筋带、填料四部分组成。
2.1基础在工程中一般使用土压力盒量测基底压力和墙面土压力,钢筋计量测拉筋条应力,沉降杯量测填土沉降量,电阻应变片量测钢筋带的应力,经纬仪和墙面水平位移观测标尺量测墙面水平位移。
2.2面板面板大多数是钢筋混凝土板,混凝土标号不低于C25。
2.3拉筋带拉筋带目前应用的有五种,一是钢带,二是钢筋混凝土板带,三是聚丙烯条带,四是复合土工带,钢―塑复合土工带和玻璃纤维复合土工带,五是土工格栅、土工格网和复合土工布。
工程中经常使用的钢塑带(CAT带),可满足填土工程水平位移小、沉降量低的要求。
以2%变形时的强度值为控制值,不超过其破断荷载的1/3。
2.4填料加筋土挡土墙填料一般要求为透水填料,近几年的实践表明,除膨胀土、软土、泥炭类土、白垩土、可溶盐类土等工程性质很差的土不宜作为填料外,大多数挡土墙附近的土都可作为填料。
3 设计加筋挡土墙的设计内容,包含整体稳定、外部稳定及内部稳定三部分。
3.1整体稳定就是边坡稳定,采用圆弧法计算墙整体的抗滑稳定性,根据已有的地质资料,采用总应力的瑞典条分法。
在求滑弧上的下滑力时,与一般的边坡计算无异;当滑动弧把整个加筋体包含在内时,滑弧上的抗滑力,与一般的边坡计算无异;当滑动弧穿过加筋体时,须考虑圆弧之外的筋带所提供的抗滑力,抗滑力取筋带抗力及其所受锚固力的小者。
浅谈加筋土挡土墙的设计与施工
浅谈加筋土挡土墙的设计与施工摘要:加筋土挡土墙是依靠拉筋与填料之间的摩擦力来拉住墙面,用来支挡路基填土或山坡坡体的墙式结构物。
熟悉及了解加筋土挡土墙的形式、构造、特点和工作原理,将能够准确地布置和使用加筋土挡土墙,为路基的防护增添一种选择。
关键词:加筋土挡土墙;要求;设计与施工1、引言近年来,随着我国建设行业的迅猛发展,加筋土挡土墙凭借其工期短、节约用地、质量可靠、造价低廉等方面的综合优势,在工程建设中得到越来越多的推广和应用。
2、加筋土挡土墙的设计2.1 加筋土挡土墙原理加筋土技术是以土为填料,通过布置适量的加筋土带,与土结合成为一种复合结构。
加筋土挡土墙是利用填土与加筋土带之间所产生的摩擦力,使土体成为复合体,提高土体强度,抵抗墙后填土产生的侧压力。
作用机理是填料中的水平方向按设计要求埋置加筋土带,加筋土带之间的土层按要求已经夯压密实,土和加筋土带之间将产生摩擦力,如果这个结构内部有摩擦力发生作用而不产生滑移,那么填土的颗粒将与加筋土带通过摩擦连在一起共同作用,从而改良土体的力学特性。
当填土与加筋土带之间的摩擦条件成立时,则加筋土带上的拉力由填土与加筋土带表面直接接触的土体传递给没有相邻的土体而消散,因而可以把加筋土土结构看做是土和加筋土带所组成的一个整体结构物。
根据需要,为避免在加筋土带的外墙部分,两加筋土带之间的土体发生坍塌,必须设置墙面板或其它相应的措施。
2.2 加筋土挡土墙构造设计(1)墙身。
加筋土挡土墙的墙面一般采用混凝土预制板构件拼装。
拉筋可用钢带、钢筋混凝土带、聚丙烯土工带和多孔废钢片等。
一般拉筋的横向间距为0.5~1.0m,最大不超过1.5m,竖向间距为0.25~0.75m。
前面构件(面板)与拉筋之间可通过连接件(如螺栓、锚头、销钉等)或其他方式(如咬口、焊接、胶合等)连接起来。
此外还可采用化纤无纺布作为墙面和拉筋材料,实现柔性联结一体化。
(2)基础。
加筋土挡土墙基础,应视地形、地质条件,埋设足够的深度,以保证挡土墙的稳定性。
加筋土挡墙设计方法对比与实例
和美国联邦公路管理局
( Federal Highway Administration , 缩 写 FHWA ) 的 设 计 具 有 较 大 的 影 响, 其 中 BS8006 正 在 修 订 之
[6]
。 在过去的 10 年中, 国外土工合成材料加筋土规
程在修订改版时, 其设计原则都从过去的容许应力设 计( allowable stress design ) 转 换 为 极 限 状 态 设 计 ( limit state design ) , 其中北欧设计指南
第 38 卷 第 5 期 2011 年 9 月
水文地质工程地质 HYDROGEOLOGY & ENGINEERING GEOLOGY
Vol. 38 No. 5 Sep. 2011
加筋土挡墙设计方法对比与实例分析
徐 超, 罗玉珊 200092 ) ( 同济大学, 岩土及地下工程教育部重点实验室, 上海
筋土体( 包括面板) 依靠自 身 重 力 阻 挡 被 挡 土 体, 以防 在土压力 作 用 下 的 土 体 坍 塌 ( 滑 移 与 倾 覆 破 坏 ) 。 但 还存在加 加筋土挡墙与传统的 刚 性 重 力 式 挡 墙 不 同, 筋失效的内部稳定性破坏 。 加筋土挡墙工作 性 状 的 影 响 因 素 很 多, 也存在多 种破坏机制 。 受不同 因 素 影 响, 其破坏模式大致可以 划分为三类: 外部稳定性破坏 、 内部稳定性破坏和局部 稳定性破坏 。 首先可 根 据 破 坏 面 是 否 穿 过 加 筋 土 体, 将加筋土挡墙的破坏模式划分为外部稳定性破坏和内 部稳定性破坏两大 类 。 在 外 部 破 坏 模 式 中, 加筋土体 保持整体运动, 又可分为加筋土挡墙水平滑动 、 整体倾 地基承载力破 坏 和 深 层 滑 动 破 坏 。 而 内 部 破 坏 模 覆、 式与筋土之间的相互 作 用 密 切 相 关, 破裂面穿越加筋 土体, 可进一步区分 为 加 筋 材 料 因 锚 固 力 不 足 而 拔 出 和加筋材料被拉断 。 局 部 破 坏 一 般 与 面 板 有 关, 包括 加筋与面板连接断裂, 或受面板的影响可能出现的局 部鼓胀和顶部坍塌 等 。 从 这 些 破 坏 模 式 可 以 看 出: 加 筋土挡墙破坏不仅与 加 筋 材 料 和 填 土 的 性 能 有 关, 而 且还与荷载条件 、 土 压 力 的 大 小、 面 板 类 型 与 性 质, 以 及地基条件等因素有关 。 针对加筋土挡墙 可 能 存 在 的 各 种 破 坏 模 式, 在考
基于极限平衡理论的加筋土挡墙设计方法
基于极限平衡理论的加筋土挡墙设计方法摘要:基于极限平衡分析理论,系统介绍了一种土工格栅加筋土挡墙的设计方法,包括加筋土挡墙的土压力计算、土工合成材料的强度计算、加筋土的受力分析等内容,从设计思路上明确了其与传统重力式挡墙设计方法的区别与联系。
最后,提出了此方法的某些局限性,并探讨了进一步研究的方向。
关键词:加筋土挡墙,土工合成材料,极限平衡理论1引言加筋土挡墙是由填土、填土中的筋材以及面板(有时包括基础)组成的整体复合结构。
与传统重力式挡墙依靠自身重量抵抗墙后侧向土压力不同,加筋土挡墙是通过筋材与填土的摩擦作用限制土的侧向位移,等效于给土体施加了一个侧压力增量,使土的强度和承载力均有提高[1]。
加筋土所用筋材主要分为金属材料、钢筋混凝土材料和土工合成材料三类。
本文主要探讨的对象为土工合成材料加筋土挡墙。
土工合成材料加筋土挡墙的设计方法归纳起来可分为极限平衡法、极限状态法和有限元法三种[2]。
前二者侧重分析加筋土挡墙极限破坏时的稳定安全系数,后者则侧重分析加筋土挡墙的工作开始至破坏时拉筋的应力分布和其与土体之间的受力与变形状态。
目前,在国内实际工程中应用最为广泛的是极限平衡法。
本文即介绍一种基于极限平衡分析理论的设计方法。
2双楔体理论双楔体理论用以进行加筋土挡墙的稳定性计算,其基本要点是把加筋土体作为挡土墙结构,把加筋土体后面的填筑土体作为滑动棱体来看待。
图1双楔体理论分析示意图如图1,将加筋土体abdc(视为整体挡土墙)设定为楔体B,将墙后的可能滑塌体设定为产生推动力的楔体A,从而建立“双楔体”分析体系。
图中,G、V 分别为楔体B、楔体A所受重力,E为总土压力,R为滑动面上的反力。
“双楔体”模型建立后,即可按照挡土墙的各种要素求出墙后填土对加筋土体的侧向土压力,并进行抗水平滑动稳定和抗倾覆稳定校核。
根据此模型进行土压力计算,可以给出加筋体抗力从而进行内部稳定分析,还能进行加筋体的外部稳定分析。
3加筋土挡墙的土压力3.1 土压力计算公式加筋土挡墙的主动土压力计算方法与普通重力式挡土墙的表示形式相同[3]:(1)式中:—加筋土挡墙主动土压力(kN);—墙后填土重度(kN/m3);—计算墙高(m),取值方法见图1。
土工格栅加筋土挡墙试验研究
土工格栅加筋土挡墙试验研究一、本文概述本文旨在对土工格栅加筋土挡墙的试验研究进行全面而深入的探讨。
土工格栅作为一种新型的土木工程材料,具有优良的抗拉性能和延展性,能够有效提高土壤的整体稳定性和承载能力。
加筋土挡墙作为一种重要的土木工程结构,在公路、铁路、水利等工程领域具有广泛的应用。
因此,研究土工格栅加筋土挡墙的试验性能对于优化工程设计、提高工程质量具有重要意义。
本文首先介绍了土工格栅的基本性能和加筋土挡墙的工作原理,为后续试验研究提供了理论基础。
接着,通过设计和实施一系列室内模型试验,详细研究了土工格栅加筋土挡墙在不同工况下的变形特性、承载能力和稳定性表现。
试验过程中,对土工格栅的铺设方式、加筋土的填筑方法、挡墙的高度和宽度等因素进行了系统的分析,以揭示其对挡墙性能的影响规律。
本文还采用了数值模拟方法对土工格栅加筋土挡墙的受力特性和变形行为进行了深入分析。
通过与室内试验结果的对比验证,进一步验证了数值模型的准确性和可靠性。
通过数值模拟,还可以对实际工程中可能出现的复杂工况进行预测和分析,为工程设计和施工提供有力支持。
本文总结了土工格栅加筋土挡墙试验研究的主要成果和结论,指出了研究中存在的不足和需要改进的地方,并对未来的研究方向和应用前景进行了展望。
本文的研究成果不仅有助于深入理解土工格栅加筋土挡墙的工作性能和受力特性,还可为相关工程的设计和施工提供有益的参考和指导。
二、土工格栅加筋土挡墙的基本原理土工格栅加筋土挡墙是一种利用土工格栅作为加筋材料,结合填土共同工作的支挡结构。
其基本原理主要基于土与加筋材料之间的相互作用,以及加筋材料对土的增强和约束作用。
土工格栅作为一种高强度、高模量的加筋材料,能够有效地分散和传递填土中的应力。
当填土受到外力作用时,土工格栅通过其网格结构将应力分散到更大的区域,从而减小了单位面积上的应力集中,提高了土体的承载能力。
土工格栅与填土之间的摩擦力也是加筋效果的关键。
在填土过程中,土工格栅与土颗粒之间产生摩擦力,这种摩擦力能够有效地阻止土体的滑移和变形。
加筋土挡墙设计及算例1
加筋土挡墙设计及算例1加筋土挡墙设计及算例1设计说明:加筋土挡墙是一种经济实用的土工结构,适用于高边坡、挡土墙、退水坝、土坡等工程。
其主要构造包括挡墙体、加筋体和护面体。
挡墙体主要由土和石料组成,加筋体是为了增加挡墙的整体强度和稳定性,护面体则起到美化和保护挡墙的作用。
挡墙的设计首先需要进行土体力学参数的测定,包括土的黏性指数、内摩擦角、单位重量等参数。
通过试验和实地勘测,可以确定土壤的性质和力学特性。
在设计挡墙时,需要根据土壤的稳定性原理,确定挡墙的高度、倾斜角度和尺寸。
加筋体的设计主要包括钢筋的布置和土体的加筋。
根据土壤的内摩擦角和抗剪强度,可以计算出挡墙的抗滑稳定系数。
通过计算,可以确定钢筋的数量和布置方式,以及加筋土体的厚度和尺寸。
为了保证挡墙的整体稳定,应合理选择钢筋的截面尺寸和钢筋与土体的黏结强度。
护面体的设计主要考虑防止土体渗漏和保护土体的稳定。
一般采用混凝土墙或石条护面,可以根据挡墙的高度和倾斜角度,选择合适的厚度和材料。
为了增加护面体的稳定性,可以在后面设置泄水孔或排水管道,以减小渗漏水压力。
算例:假设挡墙高度为5m,倾斜角度为30度,土体的内摩擦角为30度。
根据抗滑稳定系数的计算公式,可以得到:抗滑稳定系数 = tan(30度) / tan(30度 - 30度) = 1.732再假设土壤的单位重量为18kN/m³,土体的抗剪强度为10kPa。
根据抗滑稳定系数和土壤参数,可以计算出挡墙的自重滑移力和剪切滑移力:自重滑移力=1/2*5*18*5*1.732=217.8kN剪切滑移力=1/2*10*5*5=125kN总滑移力=自重滑移力+剪切滑移力=342.8kN为了抵抗滑移力,需要在加筋体内设置钢筋。
假设钢筋的黏结强度为0.4kN/m²,可以通过以下公式计算出需要设置的钢筋数量和布置方式:钢筋数量=总滑移力/(加筋体宽度*黏结强度)=342.8kN/(1m*0.4kN/m²)=857根假设挡墙的厚度为1m,可以将857根钢筋平均分布在加筋体内。
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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
abstract: analysis of geosynthetic materials in the retaining wall failure pattern, and on the basis of summarizing the domestic and foreign geosynthetic reinforced retaining wall material limit equilibrium method, limit state method and finite element method three design method and the development of research present situation, the paper proposed direction of the structure design development .
key words: geosynthetic materials reinforced soil retaining wall design destruction
中图分类号:u415.6 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。
注:文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。