市政道路悬臂式挡墙的设计与应用研究

悬臂式挡墙通常采用“悬臂”设计,这使得它比传统的挡墙结构占用更少的土地空间,这在土地资源紧张的市政工程中尤为重要。悬臂式挡墙可以设计成各种形状和尺寸,以适应不同的工程需求。总的来说,悬臂式挡墙在市政道路工程中具有多种优势,能够在保障占地面积小的前提下提升实用性。然而,它也有一些局限性,比如设计和施工的复杂性可能较高,而且需要专业的技术人员进行设计和施工。因此,在选择是否使用悬臂式挡墙时,需要根据具体工程需求和实际情况进行综合考虑。

垛式新型悬臂式挡墙的数值分析及应用探讨

悬臂式挡土墙轻型、柔性的力学特点使其具有适应交替变形的优点,但对其高度有一定的限制。对如何既利用悬臂式挡墙较高的抗倾覆能力和抗滑特性,又能在充分利用墙后填土的自重的前提下提高其支挡的高度,提出了多级垛式悬臂式挡墙这一新结构,并对其进行了探索和讨论。从探索悬臂式挡墙新的构成形式出发,首次提出二级垛式悬臂式支挡结构,并通过数值分析研究其受力变形特点。根据模拟的施工工况,采用弹塑性本构模型并考虑能够反映土体与墙面相互作用的接触单元,分析了墙背变形和填土的受力。此外,通过其力学特点分析和青藏铁路试验段的变形测试结果,探讨其在多年冻土地区的应用,以期为工程应用提供参考依据。

悬臂式挡墙系统模态试验研究

针对悬臂式挡墙开孔取样质量检测法效率低,代表性差,且破坏墙体整体性及由于墙土系统动力特性研究不足而致使其抗震设计困难的问题,对研究结构动力特性从而具有质量评估和抗震优化设计功能的模态分析理论在挡墙系统中的应用进行了分析。为探讨墙后土体对挡墙结构模态的影响,在挡墙墙体结构有限元模态分析的基础上,对墙土系统进行了现场模态试验的设计、测试和数据处理,获得了系统模态参数,经分析得出墙后土体作用下墙体振型的不变性及频率变化等特征,总结了挡墙低频中型岩土结构系统变时基脉冲锤击试验模态测试成功所必须的主要技术措施。

膨胀土中EPS缓冲层-悬臂式挡墙支护结构的受力变形数值模拟

针对膨胀土中墙后铺设聚苯乙烯泡沫(EPS)缓冲层的悬臂式挡墙,探究了膨胀土因降雨入渗产生膨胀时EPS缓冲层的减压效果。对南阳中膨胀土开展膨胀特性试验,确定其在侧限和竖向荷载作用下的膨胀系数;在此基础上,利用ABAQUS数值软件对膨胀土-EPS缓冲层-悬臂式挡墙体系开展数值分析,研究了EPS缓冲层的厚度与弹性模量及与墙体和膨胀土间摩擦对该支护结构受力变形特征的影响规律。结果表明:EPS缓冲层能有效减小悬臂式挡墙上的侧压力并改变墙背土压力的分布;厚度较厚、弹性模量较低的EPS缓冲层减载效果更好;EPS缓冲层与墙体、膨胀土之间的摩擦影响墙背侧压力的分布,但不影响侧压力的合力大小;EPS缓冲层的压缩刚度与其减载性能成反比。

桩基悬臂式挡墙组合结构设计理论研究

结合桩基悬臂式挡土墙的受力状态和变形模式,提出桩基悬臂式挡土墙的设计理论以及特殊工况条件下稳定性检算内容和计算方法,选取典型工点,验证设计理论的合理性。研究结果表明:提出桩基悬臂式挡土墙结构设计的高宽比为1.6~2.0,横向桩间距为3~4倍桩径,纵向桩间距为3~5倍桩径;悬臂段后填土为黏性土采用库仑理论计算土压力,砂性土则采用郎金理论计算土压力;基于现场实测发现桩基悬臂式挡墙内力测试结果与理论计算结果类似,结构稳定性检算通过,可见双排桩基悬臂式挡土墙起到了较好的控制路基水平变形的作用。

静止状态下悬臂式挡墙土压力分布规律研究

将模型试验与数值模拟相结合,研究上覆荷载、墙身混凝土强度、挡墙宽高比等因素对悬臂式挡墙墙背土压力分布的影响规律。结果表明:悬臂式挡墙墙背土压力在一定范围内随挡墙高度的减小呈线性增加,在墙踵处出现拐点,土压力明显减小,拐点大约在挡墙高度的1/8处;在上覆荷载作用下墙背土压力呈S形分布,沿挡墙高度降低的方向墙背土压力受填土自重应力的影响要大于附加荷载;随着墙身混凝土强度的增加,墙背土压力逐渐增大,但增幅较小;挡墙宽高比对挡墙上部墙背土压力影响较明显,对挡墙下部墙背土压力影响不大。

填土加筋对悬臂式挡墙地震响应影响的模型试验研究

为探讨墙后填土加筋对悬臂式挡墙抗震性能的改善效果,开展了缩尺比1∶4的悬臂式挡墙及墙后填土加筋的振动台模型试验。采用小震0.11g、中震0.24g、大震0.39g的简谐波激励模型结构,获得加速度、位移、土压力等响应量,分析了填土加筋对模型自振频率和阻尼比的影响,对比加速度放大系数、振动位移、墙-土相互作用等地震响应差异,讨论了填土加筋的减震效应随加载幅值变化特征。试验表明:填土加筋可提高墙-土体系的整体性、减小振动伤损,自振频率和阻尼比在历经振动后的变化幅度相对未加筋模型更小;加筋措施可使小震和中震下墙体惯性力与地震土压力产生明显相位错峰,大幅降低不利位移状态时墙体承受的地震土压力,但大震下墙体水平位移小于填土,墙-土挤压作用显著,减震效应发挥欠充分。

地震条件下悬臂式挡墙主动土压力的极限分析方法

为确定地震条件下悬臂式挡土墙主动土压力,考虑假想坦墙墙背的可能不同位置,给出了墙后填土5种可能的失稳破坏模式;在此基础上,采用拟静力法,基于极限分析上限定理,推导了作用于坦墙墙背上的地震主动土压力计算公式,包括填土性质、填方坡面倾角、踵板长度、墙体高度、水平及竖向地震影响系数等多因素,其中除填土黏聚力与竖向地震影响系数与该土压力呈线性相关性外,其余因素呈非线性影响。实例分析表明,基于本方法地震土压力而计算的墙体抗滑与抗倾稳定系数,多数情况下均比经典的Mononobe-Okabe法略偏大;在填土中存在第二破裂面情况下,以踵板下边缘作为假想墙背端点的计算模式相对略偏不安全;竖直假想墙背模式相应的土压力计算值最小,但相应的墙体稳定系数却不一定最大。

多级悬臂式挡墙支挡路堤边坡整体稳定性分析方法

多级悬臂式挡墙是路堤边坡的一种新型支挡结构。根据数值模拟得到的此类边坡整体失稳破坏模式近似采用经过最下一级挡墙墙踵板下边缘的对数螺旋面模式,并依据极限分析上限定理来分析墙坡整体稳定性;推导了边坡稳定系数的相关计算公式,可通过迭代搜索计算求解边坡最小稳定系数及其相应的潜在滑面。实例分析表明,与经典的极限平衡条分法相比,所给出的极限分析上限法得到的稳定系数更接近于数值模拟结果,且滑面形态也与数值模拟结果较接近;同时,墙坡整体稳定系数与墙后填土内摩擦角、填土重度及各级挡墙墙踵板长度均呈较显著的正相关关系,而这3个因素对滑面形态的影响则相对较小。

不同运动模式的悬臂式挡墙地震永久位移算法

为了有效确定支挡边坡的悬臂式挡墙的地震永久位移,考虑悬臂墙踵板上方局部填土可能存在的不同滑裂特征,基于拟静力法、塑性极限分析上限定理与Newmark滑块法,针对地震条件下可能发生的墙-坡整体对数螺旋面转动、墙-局部填土体系水平滑动及绕墙趾转动3种运动模式,根据较为严格的力学定义分别推导了墙体地震永久位移计算公式。实例分析表明,前两种运动模式所得的地震永久位移相近,均远大于后一种模式,在工程设计中属于位移控制模式。与既有的经验公式法对比表明,文中方法与其误差在30%以内,且比概率置信水平取0.7的Ambraseys-Menu方法小7%。对于墙-坡系统整体旋转滑动模式,在水平地震影响系数一定的情况下,10个主要参数敏感性正交分析结果表明,其对水平屈服加速度影响的敏感性大小排序为:填土黏聚力、墙高、填土内摩擦角、墙体重度、立臂顶宽、填土重度、趾板长度、竖向地震影响系数、底板厚度和踵板长度。

多级拼装悬臂式挡墙地震永久位移计算方法

为确定新型的多级拼装悬臂式挡墙的地震永久位移,基于墙-坡系统整体滑面过最下一级墙踵板下边缘的旋转滑动破坏模式,采用极限分析上限法及拟静力法,得出墙-坡系统地震屈服加速度系数表达式,进而结合Newmark滑块法,对系统产生的转动角加速度进行二次积分得到其角位移,分别推导出了Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级拼装悬臂式挡墙各级墙顶地震水平永久位移计算公式。通过与Ⅲ级墙、Ⅱ级墙模型振动台试验及数值模拟对比,表明在不同地震波作用下,理论算法得到的Ⅲ级墙、Ⅱ级墙模型各级墙顶水平永久位移比试验值分别约大10%~40%、10%~30%,但其与数值模拟结果较为接近。实例分析进一步表明,理论算法一般比数值模拟结果相对偏保守;填土内摩擦角、黏聚力和单级墙体高度对墙-坡系统的水平屈服加速度分别呈较显著的正相关和负相关影响,而各级墙体间的平台宽度、单级墙底板长度和厚度对其影响较小;多级墙的分级数对水平屈服加速度有明显的非线性与正相关的影响特征;填料颗粒越细,对限制墙-坡系统地震永久位移的效果就越显著。

加筋土与悬臂式挡墙组合的渠道渐变段结构设计

在南水北调中线一期工程建设中,存在很多梯形断面向矩形断面过渡的渐变段结构的设计问题。因渐变段结构偏心受力,致使渐变段挡墙的墙踵与墙趾基底应力比值高达1∶200,严重影响结构的稳定和工程的安全运行。受土工织物运用于土木工程的启发,设计提出采用加筋土与悬臂式挡墙联合运用的渐变段结构设计方案,不但从根本上解决了渐变段结构的偏心受力问题,而且工程规模小,投资省。应力分析表明,这种结构的墙踵与墙底的基底应力比值可由传统方案的1∶200降至1∶2.47。介绍了设计过程,可为同类工程参考。

组合支挡作用下桩板墙与悬臂式挡墙协同作用分析研究

当路基帮宽受地形条件和建设用地等限制而无法实施时,在路基边坡处增设桩板墙等支挡结构,与既有结构相结合,形成新型组合支挡结构,可以很好地实现路基的帮宽,既不占用新的建设用地,又能够充分利用既有支挡结构。由于组合支挡结构的复杂性,设计了相似比为1:25的路基边坡模型,通过室内模型试验,研究了竖向分级荷载作用下组合支挡结构的受力状态和变形特点。研究结果表明:64 kPa等效荷载作用下,桩身与悬臂墙位移变形比为7:1,最大拉应力和最大弯矩分担比分别为1.67:1和3.77:1,各级荷载下土压力的分担比均接近2:1,既有悬臂墙支挡作用明显,仍有较大的利用价值。

栈道基础埋深对现状悬臂式挡墙的影响研究

栈道基础埋深较浅时,栈道荷载倾覆力矩的力臂过长,不利于现状悬臂式挡墙倾覆稳定;栈道基础埋深较深时,基础自重增加,基础底部应力扩散较小,不利于现状悬臂式挡墙地基承载力及沉降的均匀性;利用有限元软件Midas GTS NX,分析不同埋深基础时对现有挡墙的影响,得到对现状挡墙影响较小的基础埋深范围。在基础埋深优化的情况下,采取其他措施保障现状悬臂式挡墙的安全。

悬臂式挡墙锚杆加固技术探索和应用

悬臂式挡墙同重力式挡墙相比,具有墙身断面尺寸小、质量轻的优点;而较之桩板墙等钢筋混凝土桩基结构,则具备构造简单、施工方便等优势。但是该结构受墙高限制大,仅适用于5 m以下挡墙,因此悬臂式挡墙的应用并不广泛。该文通过分析悬臂式挡墙的特点,创新性地提出将高挡墙分解成上部悬臂式挡墙和下部重力式挡墙的组合结构,并利用锚杆加固技术将两种分离的挡墙连接为一个整体,从而将悬臂式挡墙更多地应用到高填路基的支挡结构中,最后对其具体应用做出介绍。

水利工程中悬臂式挡墙的优化设计

为了解决河道堤防提档升级与用地紧张之间的矛盾,悬臂式挡墙在河道整治工程中的应用越来越多。针对北凌河河道整治工程,构建了悬臂式挡墙断面的三维模型,探讨了基于人工神经网络与遗传算法的悬臂式挡墙断面的优化设计方法。

防洪防潮工程悬臂式挡墙土压力数值研究

防洪防潮工程中,为有效解决河道堤防升级与用地紧张间的矛盾,在防洪防潮工程中应用悬臂式挡墙,构建悬臂式挡墙断面模型,计算挡墙土的压力数值,为挡墙的优化设计提供参考依据。该结构设计简单,占地较少,且对地基承载力要求较低,在防洪防潮工程中施工方便,可以广泛用于相关工程中。

基于裂缝控制的悬臂式挡墙竖向配筋直接计算

从裂缝宽度验算公式出发,推导出计算悬臂式挡墙任意截面竖向钢筋直径的方程式。根据系数的不同取值选用相应的方程,通过假定合理的钢筋数目即可求出直径,从而确定满足裂缝控要求的竖向配筋量。算例表明,该方法过程简洁且结果可靠。

既有悬臂式挡墙倾斜加固工程实例分析

对于悬臂式挡墙倾斜变形加固,目前常见的加固方法中多采用预应力锚固工程进行主动受力加固,而采用被动受力加固工程应用研究甚少,因此研究被动受力状态的新型锚拉组合结构具有重要实际意义。本文以陕西某景区悬臂式挡墙倾斜加固工程为例,在倾斜变形悬臂式挡墙背侧设置悬臂桩,将桩与挡墙立板由连系梁刚性连接,形成被动受力的锚拉组合结构,并对其加固机理和加固设计与施工细节进行分析。经工程实践应用检验,该被动受力的锚拉组合结构有效控制了倾斜挡墙变形发展,取得良好的加固效果,可为今后类似的悬臂式挡墙整体倾斜加固工程提供参考。

马尾亭江防洪防潮工程悬臂式挡墙土压力数值模拟分析

本文根据马尾亭江防洪防潮工程,采用模型试验和数值模拟方法对悬臂式挡墙的背土压力进行了分析,研究结果表明:对墙背土压力影响最大的就是其高度,在其高度1/8的范围内挡墙高度越低墙背土压力越大,但是在1/8后,特别是在墙踵处,压力明显减小;墙背土压力随着其强度不断增强而不断增大,其增幅却是呈现不断减小的趋势。