包裹式加筋土挡土墙抗震试验分析

研究目的:针对广大线祥云车站工点的工程特性,对包裹式加筋土挡土墙在地震作用下的加筋机理、受力、变形、设计方法、计算理论及破坏模式进行系统研究,完善加筋土挡墙的抗震设计计算理论和数值模拟方法,推动加筋土挡墙技术在我国工程建设中的应用.研究结论:包裹端的作用能使地震波沿墙体向上传播放大过程中得到减弱,因此包裹式加筋土挡土墙抗震性优于普通加筋土挡土墙;在0.4g和0.616 g时,模型产生明显的震陷且在墙面板与加筋土体交界处及加筋土体与未加筋土体交界处先后产生裂缝;在各峰值加速度作用下,两种试验模型的潜在破裂面位置分布大致相同,近似为0.45H的竖折线,而《铁路路基支挡结构设计规范》(TB 10025-2006)中,潜在破裂面采用0.3H分界线,现行规范推荐方法偏于不安全,设计时拉筋长度应适当增加;根据理论计算和试验数据计算的加筋土挡土墙内、外部稳定性分析结果,抗滑系数Kc、抗倾覆系数K0、全墙抗拔稳定系数Ks与各层土工格栅抗拔稳定系数Ksi理论计算均大于试验数据计算,按规范计算偏于不安全,应作适当修改.     

多级悬臂式挡土墙设计计算方法探讨

研究目的:为探讨多级悬臂式挡土墙工程设计问题,采用数值模拟与极限平衡理论分析方法,得出包括边坡整体稳定性与各级墙体局部稳定性两个方面的多级悬臂式挡土墙的设计计算方法。研究结论:(1)边坡整体失稳破坏模式为近似圆弧滑动模式,可采用圆弧滑动条分法分析边坡整体稳定性;(2)坡体中竖向压应力向下传递过程中,各级挡墙墙顶面位置的压应力呈多段折线型分布模式,可在此基础上采用库仑土压力理论计算各级悬臂式挡墙上的主动土压力,进而计算各级墙体的抗滑与抗倾稳定性、地基承载力和墙身强度;(3)给出了多级悬臂式挡土墙的主要设计计算步骤;(4)所建立的设计计算方法可为多级悬臂式挡墙的工程设计提供参考。     

无碴轨道路肩挡土墙动静土压力测试分析

根据遂渝铁路无碴轨道综合试验段陡坡路基高填方衡重式路肩挡土墙上墙背的动静土压力测试数据,分析在CRH2型动车组和重载货物列车的不同运行速度下,上墙背动土压力的响应及其与静土压力的相互关系,并对挡土墙上墙背动静土压力进行理论计算。结果表明,挡土墙主要承受静土压力。     

基于极限状态设计法的重力式挡墙设计研究

研究目的:重力式挡土墙极限状态设计的研究,是以墙身自重支撑侧向土压力的明挖基础支挡结构极限状态设计研究的基础。本文通过对重力式挡土墙研究思路的总结和主要计算结果的分析,为悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、槽型挡土墙等明挖基础支挡结构设计研究提供参考。研究结论:(1)重力式挡土墙极限状态设计研究步骤:建立极限状态方程→计算可靠指标并确定目标可靠指标→计算分项系数及建立设计表达式;(2)影响重力式挡土墙极限状态的最关键因素是综合内摩擦角;(3)现行规范中重力式挡土墙不同的功能检算、不同设计状况,其隐含可靠指标不同,对应的分项系数也应不同;(4)研究结论可直接用于重力式挡土墙的设计,并为其他明挖基础支挡结构设计研究提供参考。     

单侧反包式加筋土路堤准黏聚力原理的合理性

以单侧反包式加筋土路堤为研究对象,基于塑性极限分析上限法并引入土体剪切强度折减系数,考虑拉筋拉断和拔出2种破坏模式,给出了路堤边坡稳定性分析方法,并推导了相关计算公式。在此基础上给出了基于路堤稳定性加筋土等效为纯土体时的准黏聚力计算方法,并采用工程实例分析拉筋极限拉力、拉筋竖向间距、填土内摩擦角、拉筋长度、路堤高度及顶面荷载对准黏聚力的影响。结果表明:拉筋极限拉力、拉筋长度、拉筋间距、填土内摩擦角对准黏聚力的影响相对较大;传统方法与本文方法得到的准黏聚力计算值之比往往大于2;传统方法确定的准黏聚力值易过高估计路堤边坡的稳定性,一般不宜用于路堤边坡稳定性分析。     

路堤式与路肩式加筋土挡墙的现场试验与分析

通过对铁路路堤式及路肩式加筋土挡墙的墙面板水平土压力、墙后土中垂直土压力及加筋材料变形的现场原位试验,得到了两种加筋土挡墙面板水平土压力、墙后土中垂直土压力、拉筋材料变形的变化规律,并对两种挡墙的破裂面进行了探讨。两种加筋土挡墙的面板水平土压力沿墙高均呈曲线型分布;墙后土中实测垂直土压力与理论值的差别随距墙面板距离的增加而线性增大;同一层拉筋变形的平均值随墙高增大而线性增大;列车运行荷载对面板水平土压力及墙后土体的垂直土压力和拉筋的变形影响均较小。     

网状加筋土挡土墙设计理论

采用室内大型模型试验及理论分析相结合的方法,提出了网状加筋土挡土墙墙背土压力的计算方法,确定了滑动破裂面的形状,并提出了网状加筋土容许抗拔力及其长度的确定方法,指出了网状加筋土挡土墙设计中所包括结构计算的内容及应注意的问题。研究表明,网状加筋土挡土墙比传统的条带式加筋土挡土墙的稳定性好得多,它适合于修筑高大及高等级公路的挡土墙。     

影响加筋土挡墙墙背水平土压力的参数分析

结合加筋土挡墙离心模型试验墙背水平土压力数据,验证数值模拟的可行性,在此基础上通过FLAC~(3D)数值模拟,研究刚性地基加筋土挡墙的力学特性及其影响因素。在进行数值模拟时,通过改变筋材的长度、竖向间距和刚度及有无连接件,探讨其对挡墙背后水平土压力的影响。研究结果表明,筋材模量及连接件对墙背水平土压力的影响最为显著,采用合理的筋材设计参数组合,可以有效减小墙背处的水平土压力及墙面板位移,提高挡墙的整体稳定性。在实际工程中两个因素都应该引起重视,研究结果可为相关工程提供一定的参考及建议。     

重力式挡土墙列车荷载侧压力计算

铁路目前主要采用库伦理论进行重力式挡土墙列车荷载侧压力计算。针对在极限状态设计法中采用库伦理论计算存在的问题,讨论库伦理论、朗肯理论、弹性理论三种方法按极限状态设计计算列车荷载侧压力的适用性,研究国内外规范中列车荷载侧压力的不同计算模型,对比30 t轴重C96列车荷载侧压力的理论计算、有限元模拟及现场实测结果,分析不同墙高库伦理论、弹性理论土压力计算结果的合理性,得出列车荷载侧压力合力作用于挡土墙中部不利于挡土墙抗倾覆稳定的结论,按现行规范荷载模型采用库伦理论不能充分反映这一不利后果,建议加大荷载分布宽度予以改进,推荐在极限状态设计法中采用弹性理论计算列车荷载侧压力。     

基于极限状态法的悬臂式挡土墙设计研究

研究目的:悬臂式挡土墙是国内外常用的支挡结构,悬臂式挡土墙极限状态设计的研究,是为了考察现行规范设计该墙型的安全度并给出外部稳定性检算的极限状态设计表达式。本文通过对悬臂式挡土墙研究思路的总结和主要计算结果的分析,为该类支挡结构的极限状态设计方法研究提供思路,为规范的修编提供依据,为土压力的进一步研究提供参考。研究结论:(1)悬臂式挡土墙极限状态设计研究步骤:建立极限状态方程→计算可靠指标并确定目标可靠指标→计算分项系数及建立设计表达式;(2)悬臂式挡土墙抗滑、抗倾覆和基底应力及构件强度等可靠指标分析表明,悬臂式挡土墙整体抗滑和构件裂缝控制设计;(3)悬臂式挡土墙抗动验算可采用本文推荐的设计表达式进行设计;(4)对于悬臂式挡土墙悬臂板的结构设计,分项系数应根据土压力计算进行调整;(5)该研究结论可供悬臂式挡土墙设计参考。     

挡土墙地震主动土压力拟静力法的集中与分散模式对比

采用拟静力法计算刚性挡土墙地震主动土压力时,地震惯性力的施加分为分散于土体各处与集中于滑动土楔体质心两种模式。为确定两种施加模式的计算结果差异,针对墙背倾斜、层状填土、表面条形荷载等一般条件下地震主动土压力问题,采用平行于土面的斜向条分方法,基于极限平衡条件推导分散和集中模式下土压力递推计算公式,可确定土压力大小及分布模式。实例分析表明,本文算法与振动台模型试验、数值模拟的结果较为一致;两种模式的地震主动土压力合力大小相等,但二者分布模式及合力作用点位置存在明显差异;集中模式的土压力作用点高于分散模式结果,随着水平地震系数由零开始逐渐增大,二者差异先增大后减小,当水平地震系数取0.2时,集中模式与分散模式的主动土压力作用点高度比分别为0.7、0.48～0.56,二者相差达到最大值;对于墙体稳定性及地基承载力检算,集中模式比分散模式的计算结果均偏安全。     

动应力对支挡结构安全性影响的分析

本文从理论计算和模型试验两个方面来分析列车动应力对支挡结构的影响，分析结果表明：动应力对矮墙影响很大，建议在采用库伦理论对重力式挡土墙进行计算时，2～4m的矮墙，路基面以上荷载采用平均满铺形式：桩板墙、L型挡土墙等直墙背支挡结构，路基面以上荷载按弹性理论计算，稳定检算满足列车动应力的影响，桩板墙挡土板分级深度适当加大；高速铁路设置重力式路肩墙时，建议将墙顶放置路肩下1．0m左右，形式与非埋式路堤墙相同。     

加筋挡土墙力学特性的模型试验研究

由于加筋挡土墙填土与加筋带之间的摩擦特性和界面剪应力复杂,通过模型试验对其进行研究,可以为加筋挡土墙的稳定性计算分析提供试验依据和参考。在不同上覆压力和填土密度条件下,对不同长度加筋带进行了拉拔模型试验,分析得到了加筋带的受力和变形规律、加筋带与填土之间的摩擦特性。研究表明,随着上覆压力的增大,筋带破坏时的极限拉拔力增加,破坏形式由滑动破坏转变为断裂破坏,填土的固结作用使填土对加筋带的摩阻作用增强,并通过试验合理确定了考虑握裹力影响的综合似摩擦系数的表达形式。     

重力式支挡结构工程的地震动响应研究

为了研究地震作用下重力式挡墙的动力响应,本文利用有限元软件Plaxis建立数值模型,施加了Northbridge地震波,分析了不同地震动峰值加速度、不同墙高对重力式挡土墙地震响应的影响,得出了以下结论:墙底至0.5倍墙高范围内,水平加速度沿墙高逐渐减小,而在0.5倍墙高至墙顶范围内,水平加速度沿墙高逐渐增加;随着墙高的逐渐增加,挡墙地震主动土压力合力也随之呈非线性增大。随着地震动峰值加速度的增加,挡墙地震主动土压力合力也随之呈线性增大。地震主动土压力强度沿墙高呈非线性分布,且在挡墙底部略有减小。     

地震条件下被动土压力及其分布分析的新方法

研究目的:目前国内外关于地震条件下被动土压力及分布分析的方法,要么存在分布规律及位置不合理,要么存在推导过程复杂、求解麻烦、适用条件苛刻等局限性。本文采用旋转挡土墙计算模型的变换法,将在地震条件下被动土压力的求解问题转化为在静力条件下被动土压力的求解问题,对于简化被动地震土压力问题,统一地震土压力的求解等方面具有参考价值。研究结论:(1)根据在静力条件下水平层分析法的被动土压力推导结果,直接获得在地震条件下被动土压力强度分布、土压力合力及其作用点位置的表达式,并运用图解法得到了临界破裂角的解析解;(2)公式考虑了水平和垂直地震加速度、不同墙背倾角、墙背、坡面倾角与填料存在粘结力和外摩擦角、存在均布超载等诸多因素的影响,公式可以适用于在常用边界和地震条件下黏性土的被动土压力计算;(3)本文方法大大简化了在地震条件下的被动土压力计算公式推导过程,统一了地震土压力的求解,理论更加完善;(4)本文研究成果可应用于地震条件下挡土墙结构被动土压力的快速求解计算。     

加筋宽度与间距对膨胀土特性影响研究

为研究挡土墙背后加筋宽度与间距对膨胀土特性的影响,以广西南宁三塘地区膨胀土为填料,铺设土工格栅形成膨胀加筋土,制作挡土墙模型,进行不同加筋宽度与间距的模型试验,研究侧向压力与膨胀变形在不同加筋宽度和间距下的变化规律.试验结果表明:纯膨胀土的渗透性很小,加筋后,土工格栅有导水作用,增加了排水通道,能在短时间排出水分,停止注水后土的体积含水率骤降,侧向压力大幅度减小;膨胀土吸水膨胀后,土工格栅与膨胀土之间存在界面摩擦力,导致土工格栅被拉紧,应变增加,同时限制膨胀土的膨胀;随着加筋密度与宽度的增加,膨胀土的膨胀变形与侧向压力减小,减小加筋间距提升的限制效果比增加加筋宽度更加明显.     

高速铁路扶壁式挡土墙设计研究

依托京津地区高速铁路工程项目,对墙高6~12 m扶壁式挡土墙的设计进行研究,分析不同填料高度、墙高、墙底板宽度等参数条件下扶壁式挡土墙受力的变化规律。研究结果表明,墙高6~8 m时,扶壁式挡土墙所受土压力随着墙高的增加而增大,且增幅逐渐加大;填料高度增加时,扶壁式挡土墙所受的土压力有增大的趋势;挡土墙所受土压力与墙踵板宽度成正比。基于经济实用性与安全性的考虑,承载力较低的地基不宜采用墙高大于8 m的扶壁式挡土墙。     

加筋格宾挡墙破裂面及承载力特性研究

在加筋格宾挡墙筋材原型观测试验和数值模拟的基础上,对不同加筋规范所采用的破裂面进行了比较分析,提出了改进双折线型潜在破裂面,并通过加筋格宾挡土墙实体工程的现场观测结果,进一步分析了改进双折线型潜在破裂面的优点。结果表明:采用改进双折线型破裂面计算,比公路规范和BS8006规范安全,比铁路规范经济。采用极限平衡法,推导了双折线型破裂面在拉力破坏和粘着破坏时的墙顶部表面通用承载力计算公式,统一了0.3H简化破裂面和朗肯破裂面形式下的承载力计算公式。     

桩承加筋式路堤的承载机理研究

具有深厚软弱下卧层的路堤可采用桩承加筋式复合地基,以提高地基的承载力、减小路堤总沉降和差异沉降,而且可以布成疏桩,提高桩土荷载分担比,降低工程成本,在国内外的应用越来越广泛。本文采用拉格朗日描述位移的大变形有限元分析方法,研究桩承加筋式路堤的荷载通过土拱效应和拉筋材料传递到桩身的机理和变化规律,及其受路堤填筑高度、桩身刚度和桩间距、路堤填土的工程性质、拉筋材料抗拉刚度和铺设位置的影响性状。通过数值分析,得到一些有助于桩承加筋式路堤设计的结论。     

位移模式对复合砂卵石地层土压力的影响分析

位移模式和上覆黏土是影响卵石基坑挡土墙土压力分布的重要因素,上覆黏土的存在,土压力的分布和大小将不同于单一的砂性土.基于离散元软件PFC2D,模拟了卵石上覆一定厚度黏土的复合地层的土压力分布、合力随挡土墙位移及位移模式的变化规律,分析了该地层条件下土体的破坏过程和滑移面形态.研究结果表明:全卵石土的主动极限位移为(0....