懸臂式擋土墻力學(xué)特性及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、懸臂式擋土墻是一種輕型的支擋結(jié)構(gòu)，由于其具有施工便捷、經(jīng)濟(jì)效益明顯、結(jié)構(gòu)美觀等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、水利等工程領(lǐng)域。我國TB10025-2006《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定:懸臂式擋土墻墻高一般不宜超過6m，因此懸臂式擋土墻對墻高的限制使得其難以適應(yīng)高速鐵路路基發(fā)展的要求。相較于其他類型擋土墻，懸臂式擋土墻具有施工方便等優(yōu)勢，為提高懸臂式擋土墻在高速鐵路高路堤情況下的應(yīng)用前景，探究懸臂式擋土墻與墻后填土的相互作用變形機(jī)理，進(jìn)

2、而創(chuàng)新一種適應(yīng)較高路堤工況的懸臂式擋土墻結(jié)構(gòu)形式是很有必要的。
　　本文在ABAQUS數(shù)值分析計算的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場實測結(jié)果，分析了懸臂式擋土墻的力學(xué)特性，從墻后填土中植入筋帶和在擋土墻墻背加設(shè)緩沖層兩方面開展了對懸臂式擋土墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究工作，進(jìn)而提出一種新型的懸臂式擋土墻。主要內(nèi)容和工作如下:
　　(1)將原型工點(diǎn)的懸臂式擋土墻作簡化處理，建立了懸臂式擋土墻二維計算模型，考慮擋墻與土體之間的相互力學(xué)作用特性，依次分析墻后

3、填土材料屬性，即填土模量、內(nèi)摩擦角和黏聚力，對土壓力分布規(guī)律、大小以及擋墻位移的影響，并與經(jīng)典土壓力理論進(jìn)行比較。結(jié)果表明:懸臂式擋土墻的土壓力與經(jīng)典土壓力分布規(guī)律基本一致，自墻頂往下依次增大，呈三角形分布，最大土壓力強(qiáng)度位于立臂與底板相交處;在目前填料條件下，填土中無塑性區(qū)域出現(xiàn)，結(jié)構(gòu)整體處于彈性狀態(tài)，土壓力穩(wěn)定，不會隨填土強(qiáng)度的增加而減小，提高墻后填土的強(qiáng)度對土壓力的減小作用不大。
　　(2)在懸臂式擋土墻的墻后填土中植入筋帶

4、，考察填土加筋的優(yōu)化效果，依次討論了筋帶材料類型、間距及長度參數(shù)的響應(yīng)。其中，筋帶材料選取鍍鋅鋼帶、鋼筋混凝土帶、剛塑復(fù)合拉筋帶，間距為0.3m、0.6m、0.9m，筋帶長度選用1倍踵板長度(5.5m)、1.5倍踵板長度(8.25m)、2倍踵板長度(11m)。需要指出的是，采用填土加筋優(yōu)化的方法時，懸臂式擋土墻結(jié)構(gòu)不利于位移釋放，筋帶未充分發(fā)揮其抗拉作用，對減小土壓力的貢獻(xiàn)不明顯。
　　(3)在填土加筋的同時，擋土墻與填土之間設(shè)置

5、緩沖層，通過緩沖層的壓縮，減小擋墻對墻后土體的約束作用，從而讓擋墻中的筋帶有效地發(fā)揮作用。分別探討了緩沖層厚度、緩沖層模量與土壓力分布、大小以及擋墻位移之間的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在結(jié)構(gòu)中不出現(xiàn)屈服區(qū)的前提下，增大擋墻位移，土壓力合力、最大土壓力均減小;隨著緩沖層厚度的增加，緩沖層模量對土壓力的影響更顯著。
　　(4)在上述研究的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的擋土墻結(jié)構(gòu)形式，在擋土墻和填土之間加設(shè)緩沖層，并針對該新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計技術(shù)做了探討。選