雙面加筋擋土墻的試驗(yàn)研究及數(shù)值模擬分析.pdf

1、雙面加筋擋土墻是一種新型支擋結(jié)構(gòu)物，由同層高的兩側(cè)面板用一根或多根拉筋相互連接，并在兩側(cè)面板間分層填土而成，具有成本低、材料耗費(fèi)少、少占耕地、構(gòu)件輕，面板可由人工安裝，填土可采用機(jī)械壓實(shí)等特點(diǎn)，在人工填土邊坡受限制地段和城市郊區(qū)鐵路、高等級(jí)公路及城市道路方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景。論文結(jié)合湖北省交通廳科技項(xiàng)目“雙面直立互錨式高路堤公路新結(jié)構(gòu)理論及計(jì)算機(jī)仿真研究”而開展研究。 通過模型試驗(yàn)測(cè)試分析，給出了墻背土壓力及拉

2、筋拉應(yīng)變的分布規(guī)律及設(shè)計(jì)和有關(guān)計(jì)算所需的參數(shù)，得出了擋土墻土壓力分布不同于經(jīng)典土壓力理論。在模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，一段總墻高為9.6米、長(zhǎng)度為80米的雙面加筋擋土墻首次應(yīng)用于遠(yuǎn)(安)當(dāng)(陽)國(guó)防公路擴(kuò)建工程中，并對(duì)該擋土墻的變形和受力進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)原型觀測(cè)，觀測(cè)內(nèi)容主要包括拉筋拉力、墻背面板的土壓力、基底壓力及墻體的水平位移等。觀測(cè)結(jié)果表明，側(cè)向土壓力均隨填土高度的增大而增大，并呈非線性分布，屬于柔性結(jié)構(gòu)的雙面加筋擋土墻的變形受到墻后拉筋的限制

3、，隨著填土高度的增加，引起墻面位移的土壓力與拉筋的抗拔阻力處于動(dòng)態(tài)平衡中；由拉筋拉力換算的土壓力和壓力盒量測(cè)的土壓力沿墻高的變化趨勢(shì)一致，大多數(shù)實(shí)測(cè)土壓力均介于靜止和主動(dòng)土壓力之間；各層拉筋拉力隨填土高度的增加而增大，不同高度處的拉筋拉力分布有所差異；分析表明，該擋土墻的受力和變形完全滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定和安全的要求。 由于對(duì)拉鋼筋處于土石混合填料、水等較復(fù)雜的環(huán)境中，因此，解決對(duì)拉鋼筋的防腐問題成為該結(jié)構(gòu)能否推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。通

4、過對(duì)比試驗(yàn)和參考相關(guān)資料提出了以環(huán)氧樹脂為主的防腐涂料，給出了涂料的最佳配方比，探討了不同配方涂層的耐酸性、耐堿性以及耐鹽性；通過MTS-810疲勞試驗(yàn)機(jī)測(cè)試不同配方涂層鋼筋經(jīng)加速腐蝕后的抗拉強(qiáng)度的變化；根據(jù)涂層的經(jīng)濟(jì)性、附著力、柔韌性、耐蝕性、應(yīng)用性和力學(xué)性能等性能分析，提出一種適用于對(duì)拉鋼筋的表面防腐的涂層配方，并制定出鋼筋表面防腐處理工藝流程及注意事項(xiàng)。 運(yùn)用通用有限元分析程序ANSYS，對(duì)軟弱地基上采用雙面加筋擋土墻的受

5、力和變形進(jìn)行了二維、三維有限元分析，計(jì)算中采用DP模型模擬土體材料的非線性，研究分析了墻體的水平側(cè)移、路堤的沉降量、地基反力、基底應(yīng)力及墻背土壓力的分布規(guī)律，有限元計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)原型觀測(cè)的結(jié)果具有很好的一致性，說明采用ANSYS模擬雙面加筋擋土墻結(jié)構(gòu)是可行的；證明了在土體側(cè)向位移較大的情況下，拉筋能夠充分發(fā)揮其抗拉性能，從而限制土體的側(cè)向變形和路堤外側(cè)地基的隆起，對(duì)拉鋼筋的存在對(duì)減小路堤的不均勻沉降和提高路堤的整體穩(wěn)定性有重要的作用；有