懸臂式擋土墻力學特性及結構優(yōu)化研究.pdf

1、懸臂式擋土墻是一種輕型的支擋結構，由于其具有施工便捷、經濟效益明顯、結構美觀等優(yōu)點而廣泛應用于鐵路、公路、水利等工程領域。我國TB10025-2006《鐵路路基支擋結構設計規(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用前景，探究懸臂式擋土墻與墻后填土的相互作用變形機理，進

2、而創(chuàng)新一種適應較高路堤工況的懸臂式擋土墻結構形式是很有必要的。
　　本文在ABAQUS數(shù)值分析計算的基礎上，結合現(xiàn)場實測結果，分析了懸臂式擋土墻的力學特性，從墻后填土中植入筋帶和在擋土墻墻背加設緩沖層兩方面開展了對懸臂式擋土墻結構的優(yōu)化研究工作，進而提出一種新型的懸臂式擋土墻。主要內容和工作如下:
　　(1)將原型工點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作用特性，依次分析墻后

3、填土材料屬性，即填土模量、內摩擦角和黏聚力，對土壓力分布規(guī)律、大小以及擋墻位移的影響，并與經典土壓力理論進行比較。結果表明:懸臂式擋土墻的土壓力與經典土壓力分布規(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)，結構整體處于彈性狀態(tài)，土壓力穩(wěn)定，不會隨填土強度的增加而減小，提高墻后填土的強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。其中，筋帶材料選取鍍鋅鋼帶、鋼筋混凝土帶、剛塑復合拉筋帶，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，懸臂式擋土墻結構不利于位移釋放，筋帶未充分發(fā)揮其抗拉作用，對減小土壓力的貢獻不明顯。
　　(3)在填土加筋的同時，擋土墻與填土之間設置

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系。結果發(fā)現(xiàn)，在結構中不出現(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)在上述研究的基礎上，提出了一種新型的擋土墻結構形式，在擋土墻和填土之間加設緩沖層，并針對該新型結構的設計技術做了探討。選