土工格室柔性擋墻力學(xué)性狀及設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、土工格室柔性擋墻是一種新型的柔性支擋結(jié)構(gòu)物，其能夠滿足恢復(fù)生態(tài)、綠化墻面和美化沿線景觀的要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，其力學(xué)性狀耦合了墻體及填土的共同作用，受力與變形性狀復(fù)雜，墻體變形與土壓力分布規(guī)律不明確，相關(guān)的設(shè)計(jì)及施工工藝還不完善，這些因素嚴(yán)重制約了該新型支擋結(jié)構(gòu)物的工程應(yīng)用。因此，開展柔性擋墻力學(xué)性狀與設(shè)計(jì)方法方面的研究，對(duì)土工格室柔性擋墻的推廣應(yīng)用具有重大現(xiàn)實(shí)意義。此外，柔性擋墻土壓力研究還具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值。
　　

2、 論文圍繞土工格室柔性擋墻的力學(xué)特性，從土工格室柔性擋墻的作用機(jī)理及變形特性分析入手，采用有限元仿真分析、離心模型試驗(yàn)、理論推導(dǎo)等多種手段，對(duì)土工格室柔性擋墻的土壓力與墻體變形規(guī)律、參數(shù)變化對(duì)土壓力及位移影響規(guī)律、土壓力與位移計(jì)算方法和設(shè)計(jì)方法等方面進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，主要取得了以下5個(gè)方面的進(jìn)展。
　　 1.采用數(shù)值仿真分析的方法對(duì)土工格室柔性擋墻的變形特性及土壓力分布進(jìn)行了系統(tǒng)研究，得出了土工格室柔性擋墻的變形特性及土壓力

3、分布規(guī)律。墻背土壓力呈明顯的非線性分布，從墻頂至墻底，土壓力逐漸增大，在接近墻體中部某處存在拐點(diǎn)，拐點(diǎn)以下部分土壓力急劇增大。在墻體中部存在水平位移分界點(diǎn)，分界點(diǎn)以上部分墻體位移模式接近平移，以下部分，墻體位移模式近似繞墻底的轉(zhuǎn)動(dòng)。墻體豎向位移同樣呈現(xiàn)出明顯的非線性。此外，還研究了墻體的高度、厚度、坡比、彈性模量、重度、粘聚力和內(nèi)摩擦角等設(shè)計(jì)參數(shù)變化對(duì)土壓力及位移的影響，給出了墻體設(shè)計(jì)參數(shù)改變對(duì)土壓力及位移的影響規(guī)律。
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4、.借助離心模型試驗(yàn)，通過(guò)不同結(jié)構(gòu)形式的6組離心模型試驗(yàn)，對(duì)土工格室柔性擋墻墻體的水平變形和土壓力分布規(guī)律進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)比分析不同結(jié)構(gòu)形式下墻體土壓力及位移變化規(guī)律，找出了墻體鼓變點(diǎn)變化范圍，驗(yàn)證了數(shù)值分析的結(jié)果。同時(shí)，研究成果也為土工格室柔性擋墻墻體土壓力計(jì)算及設(shè)計(jì)方法的進(jìn)一步研究提供了依據(jù)。
　　 3.對(duì)土工格室柔性擋墻主動(dòng)土壓力計(jì)算方法進(jìn)行研究。針對(duì)土工格室柔性擋墻水平變位特征，將墻體的水平位移簡(jiǎn)化為平動(dòng)和繞墻底轉(zhuǎn)動(dòng)的組合

5、模式，提出了對(duì)應(yīng)的土壓力計(jì)算方法，并進(jìn)行理論推導(dǎo)，給出了土壓力計(jì)算公式。
　　 4.對(duì)土工格室柔性擋墻墻體位移計(jì)算方法進(jìn)行研究。先將擋墻簡(jiǎn)化為懸臂梁，并將擋墻所受的力及邊界條件轉(zhuǎn)移到懸臂梁上，再根據(jù)懸臂梁的受力及邊界條件對(duì)懸臂梁的撓曲及軸向壓縮變形計(jì)算公式進(jìn)行理論推導(dǎo)，給出了墻體位移計(jì)算公式。在給定參數(shù)的情況下，對(duì)墻體位移進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果同數(shù)值分析結(jié)果進(jìn)行比較，兩種方法計(jì)算結(jié)果在數(shù)值和分布形態(tài)方面均非常接近，驗(yàn)證了本文位移

6、計(jì)算方法可行。
　　 5.基于本文提出的土壓力及位移計(jì)算方法，提出了土工格室柔性擋墻的設(shè)計(jì)方法。結(jié)合工程實(shí)際情況，給出了柔性擋墻的結(jié)構(gòu)形式及簡(jiǎn)化計(jì)算模型，并對(duì)墻頂部荷載簡(jiǎn)化計(jì)算方法進(jìn)行探討。綜合考慮材料相互作用、墻體的穩(wěn)定性、安全儲(chǔ)備等方面的因素，提出了墻體最大變形不超過(guò)墻高5％的變形控制標(biāo)準(zhǔn)。以變形控制標(biāo)準(zhǔn)為前提，在本文土壓力及位移計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，給出了確定擋墻相關(guān)參數(shù)的計(jì)算及驗(yàn)算方法，初步提出了柔性擋墻的設(shè)計(jì)方法。在計(jì)算的