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。     

双排桩基悬臂式 挡土墙结构计算方法研究

基于双排桩基悬臂式挡土墙结构与传统支挡结构存在较大的差异性,通过探讨双排桩基悬臂式挡土墙结构的承载机理,提出该结构的简化分析模型以及结构内力与变形的解析计算方法,并通过典型工程的有限元建模计算,验证该计算方法的可行性。研究结果表明:双排桩基悬臂式挡土墙结构可分解为悬臂段、底板与桩基,依次采用悬臂梁模型、简支梁模型与弹性地基梁模型进行设计计算;悬臂段承受填筑体水平土压力荷载;底板承受悬臂段传递的重力、水平力与弯矩,以及上部填筑体的竖向均布土压力荷载;桩基承受荷段受水平土压力,锚固段承受由变形引起的弹性抗力;悬臂段底部、底板纵向跨中断面、底板与桩基连接处以及桩基顶部与锚固点附近为应力集中断面,设计时应注意截面安全检算;理论计算结果略大于数值计算结果,验证了该计算方法的合理性,为结构优化设计提供了思路。     

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。     

桩基悬臂式挡墙在路基帮宽工程中的应用

研究目的:桩基悬臂式挡土墙充分利用了悬臂式挡土墙的构造简单、施工方便、自身重量轻的优点以及桩基础能够向深部地层传力的特点,能够较好地解决悬臂式挡土墙依靠增大基础底板尺寸来提高抗倾覆、抗滑移能力的问题,也消除了地基工后不均匀沉降对挡土墙变形稳定性的影响,但其计算方法目前尚未形成统一认识。本文参考铁路和港工等行业有关支挡及基础规范规定,深入探讨桩基悬臂挡土墙的基桩内力和变位分析方法、底板受力及内力分析方法、底板抗冲切计算方法等关键问题。研究结论:(1)基桩的内力计算和变位分析以结构单元为单位进行计算,把底板、基桩视为一个整体,在上部荷载和地基土的弹性抗力的作用下,底板、基桩、地基土协调变形,这种计算方法更能反映基桩的受力和变形情况;(2)基桩垂直挡土墙方向的间距对抵抗侧向变形影响尤为明显,因此墙趾、墙踵部位的桩至底板边缘的距离宜以满足最小构造要求为控制布桩条件;(3)底板受力分析采用替代框架法,极大的简化了计算,此计算结果是可靠的;(4)桩基悬臂式挡土墙能够避免挡墙基坑开挖、地基加固对既有路基稳定的不利影响,可大大降低施工对行车的干扰,综合经济技术效益高;(5)本研究成果可在地基承载力低、墙后施工空间受限条件下的支挡结构设计中推广使用。     

基于极限状态法的桩板式挡土墙设计研究

研究目的:桩板式挡土墙是常用的支挡结构,桩板式挡土墙极限状态设计的研究,是为了考察现行规范设计下,该结构的安全度并给出锚固段极限状态设计表达式。本文通过对桩板式挡土墙研究思路的总结和主要计算结果的分析,为桩板式挡土墙极限状态设计提供参考。研究结论:(1)桩板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)路肩式桩板墙可靠指标分析表明,可靠指标满足或接近公众需求;(3)桩板墙可参照现行《铁路路基支挡结构设计规范》进行设计,但高边坡路堤和路堑墙应采用较大的荷载分项系数,同时设计中应注意采取减小边坡土压力的措施;(4)提出了路肩式桩板墙锚固段计算的设计表达式及分项系数建议取值;(5)该研究结论可供路肩式桩板墙设计参考。     

重力式挡土墙可靠度设计方法研究

研究目的：为《铁路路基支挡结构设计规范》按可靠度方法进行修订编制提供依据。 研究方法：采用理论研究、试验分析、计算统计以及校核分析相结合的方法。 研究结果：建立了重力式挡土墙基于可靠度理论的设计表达式；计算并统计了按现行规范设计的挡土墙可靠指标；推荐了目标可靠指标建议值、荷载分项系数和抗力分项系数参考值；提出了重力式挡土墙可靠度理论的设计原则和计算方法。 研究结论：选取的目标可靠指标能满足工程安全要求；按本课题提出的设计方法设计出的挡墙尺寸，与传统方式的计算结果接近；荷载分项系数的取值与美国规范相近。课题研究所提出的重力式挡墙设计公式、目标可靠指标及分项系数建议值，可作为《铁路路基支挡结构设计规范》修订的参考。     

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。     

桩基挡墙在高速铁路陡坡路基中的应用

重力式挡土墙和桩板式挡土墙是两种常见的铁路路基支挡结构形式。对于陡坡路基路堤侧支挡工程,当重力式挡墙的墙高、墙趾埋深或基底应力等受控制时,常采用桩板墙进行路堤支挡。但当桩板墙悬臂端过长,桩顶水平位移难以控制或不经济时,可将两者有机结合起来,形成桩基托梁重力式挡墙,可较为经济地实现路堤支挡的目的。结合某在建高速铁路工程案例,详细阐述陡坡路基桩基挡墙的设计及施工要点。     

"超高""超近"悬臂式路肩挡土墙的工程实践

悬臂式路肩挡土墙是一种轻型铁路支挡构筑物,多使用在地基承载力不高的地区和建筑高度较矮的工程项目上,国内外的工程实践表明,墙高一般不宜超过6 m.面对工程建设的需要,在河北省遵化市热电厂铁路专用线卸车线的工程设计中,采用了10 m高、挡墙外缘距线路中心线1.95 m的悬臂式路肩挡土墙,突破了规范的挡墙常规高度,解决了工程中遇到的难题,为铁路悬臂式路肩挡土墙工程的设计施工提供了实践经验.     

基于极限状态法的锚杆挡土墙设计研究

研究目的:锚杆挡土墙在高边坡工程中应用广泛,锚杆挡土墙极限状态设计的研究,是为了考察现行规范设计下,该结构的安全度并给出锚固段极限状态设计表达式。研究结论:(1)锚杆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)锚杆挡土墙可靠指标推荐值大部分满足公众需求,但边坡较高时,可靠指标偏低;(3)锚杆挡土墙设计可参照现行《铁路路基支挡结构设计规范》,当边坡较高时,建议适当增大荷载分项系数,并注意对边坡坡形的设计和加固;(4)该研究结论可供锚杆支挡结构设计参考。     

基于混凝土耐久性要求优化重力式支挡结构设计的探讨

由于铁路混凝土耐久性要求,铁路路基支挡结构及承载结构使用年限均需按 100 年设计,从而导致路基支挡工程投资大幅上升.分析混凝土在各种侵蚀环境作用下的机理,依照混凝土保护层厚度及抗渗性是耐久性设计的核心作为优化设计的基础,结合轻型支挡、重力式支挡结构的优点优化重力式支挡结构形式,提出箱式结构挡土墙.箱式结构在满足承载力...     

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。     

优化铁路支挡工程完善绿色通道设计的研究

研究目的:山区铁路不可避免会出现大量路堑高边坡,开挖工程中为保证高边坡的稳定,会采用悬臂式支挡类结构进行预加固。悬臂式抗滑桩支挡结构的实施必然会造成支挡工程的增大,视野绿化景观的影响。为了优化支挡工程,完善建立铁路的绿色通道的理念,对于悬臂式预加固支挡措施与边坡平台埋入式预加固支挡措施进行各方面比较,分析出更适应于路风景脆弱区的高边坡预加固支挡模式。研究结论:通过对悬臂式支挡与边坡平台埋入式支挡在结构设计、力学分析、工程投资、景观要求等几方面进行对比分析后,得出在路堑顶地形相对平缓的高边坡加固工程中,埋入式预加固桩相比悬臂式预加固桩可以节省工程投资50%、达到完全绿化边坡的效果。     

商合杭铁路车站路基地基处理与支挡设计

高速铁路车站路基由于路基宽度较宽,周边环境复杂与站房工程接口十分复杂,其地基处理和支挡结构设置需要考虑的因素众多,导致其设计远较区间路基复杂。商合杭铁路车站路基主要采用了CFG桩复合地基、螺杆桩复合地基、管桩桩筏结构、钻孔桩桩筏结构等地基处理方式,支挡结构采用了悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、桩板墙。施工实践证明,这些工程方案是可靠的,但是在细节上也存在一些值得思考的问题。本文详述了在建商合杭铁路车站路基的地基处理和支挡工程措施及其存在的问题、解决方案及工程效果,可作为类似工程的设计参考。     

双排桩基悬臂式挡墙受力及变形特征研究分析

研究目的:悬臂式挡土墙是一种轻型支挡结构,具有外观形式好、地基承载力要求不高等特点,在工程建设中得到广泛应用,但其使用高度、使用条件等方面受限制,为充分发挥其结构的优势,本文提出一种双排桩基悬臂式挡土墙结构,大大拓展了其应用范围,有效揭示双排桩基悬臂式挡土墙的受力及变形特征,对推广应用具有重要意义。研究结论:(1)桩基内力分布规律:内桩弯矩极值位于锚固点处,外桩弯矩极值位于桩顶处,内桩与外桩剪力极值均位于锚固段附近;(2)挡墙底板内力分布规律:底板横向剪力极值位于底板与内桩、外桩、悬臂段连接处附近,横向弯矩极值处于底板横向跨中偏内桩处以及悬臂连接处;底板纵向剪力极值位于底板纵向桩基连接处,纵向弯矩极值位于底板纵向桩基连接处以及跨中处;(3)该组合结构变形特征:在列车荷载及填料荷载的共同作用下,结构最大水平位移发生在悬臂顶部,结构水平位移主要为桩基和悬臂段的挠曲变形,其中桩基挠曲变形占比相对较大;(4)该研究成果可为类似收坡加固工程提供参考。     

基槽强度对悬臂式挡土墙内力和破坏模式的影响

本文基于悬臂式挡土墙设计计算的发展现状,考虑到传统计算方法对墙身及其周围岩土体共同作用的认识存在一定的不足,采用以内力分析为主要手段,进一步加深了对于悬臂式挡土墙工作模式的认识。根据悬臂式挡土墙的施工特点和工程应用情况,并结合岩土强度理论和有限单元法建立了悬臂式挡土墙的受力分析模型。着重分析了基槽强度变化对墙身内力分布和墙体变形的影响,同时还对基槽岩土体的屈服变形程度和悬臂式挡土墙的破坏模式做了一定的研究,并得到了一些结论,以期对悬臂式挡土墙的设计计算提供一些帮助。     

高烈度地震区高路堤桩板墙的动力响应研究

研究目的:玉蒙铁路位于云南省境内,地质环境错综复杂并且活跃的新构造运动使得该区域地震多发。对于玉蒙铁路陡坡高路堤工点,设计采用路堤桩板式挡土墙支挡结构加固。为评价路堤桩板结构的抗震性能,研究支挡结构在地震动荷载作用下的稳定、沉降和变形,进行室内振动台模型试验,分析路堤桩板式挡土墙在不同地震加速度作用的动力响应,研究支挡结构的抗震可靠性,并与现行的设计计算方法进行对比分析。研究结论:(1)桩板式挡土墙的水平位移、桩身弯矩、挡土板的土压力随加速度增大而增大;(2)当地震烈度大于等于8度时,试验得到的桩身弯矩和挡土板土压力均较目前规范的拟静力法的计算设计值大,说明地震烈度小于等于7度时,可以按照传统的拟静力法进行设计,而当烈度大于等于8度时,则应该适当增大结构的安全系数;(3)该研究成果已成功应用于广大新双线铁路等高烈度地震区的路堤支挡加固工程中。     

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.     

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。     

陡坡高填方段刚架桩结构优化方案研究

山区陡坡路基高填方段土压力大,多采用h形桩板墙、桩基托梁挡土墙、锚杆挡墙、预应力锚索桩等支挡结构收坡加固。上述支挡结构未充分利用内侧岩土体抗力,锚索(杆)对耐久性问题考虑不足,其长期安全性值得商榷。陡坡内侧设置锚固桩,采用横梁与外侧桩相联接形成的刚架结构,可有效提高结构刚度及水平向抗力。利用SAP结构计算程序对刚架桩应力状态进行计算分析,结果表明可改善外侧桩悬臂端受力状态;同时研究刚架桩的具体设计思路及施工工序。