公路悬臂挡土墙抗震设计计算分析

现行公路工程抗震规范(JTJ004-89)挡土墙的抗震验算,已不能满足公路工程建设需要,挡土墙结构的抗震设计计算分析是有待深入研究的课题。考虑土体-结构动力计算,建立计算模型,用波动有限元模拟方法,对公路悬臂挡土墙进行了抗震计算分析。得出结论:在水平地震力作用下,计算出了公路悬臂挡土墙的动力放大系数数值以及沿高度分布的规律,得到了最大地震加速度的变化曲线。为公路悬臂挡土墙的抗震设计提供了有益的理论参考。

两级垛式悬臂挡土墙结构特性数值分析

采用FLAC3d建立两级装配式悬臂挡土墙和相同墙高的扶臂式挡墙分析模型,通过对比两者的应力与变形,研究了两级悬臂式挡墙垛式装配使用的可行性与受力变形特点,并讨论了上、下级墙之间水平距离、上级墙基底埋深以及填土强度指标对挡土墙结构的影响。研究表明,将两级悬臂式挡墙垛式装配使用是可行的;增大上、下级墙的水平间距有利于减小挡墙侧向变形和基底应力;上级墙基底埋深对挡墙的变形影响较小;随着填土黏聚力和内摩擦角的增加,挡墙侧向变形减小,基底竖向应力稍有增大。

附设黏滞阻尼器的装配式悬臂挡土墙动力响应研究

为提高装配式悬臂挡土墙抗震性能,将黏滞阻尼器附设在装配式悬臂挡土墙上,形成一种新型装配式悬臂阻尼挡土墙,通过黏滞阻尼器耗散地震能量达到减震目的。为研究该新型挡土墙的动力响应,采用ABAQUS软件,建立了两组三维有限元对比模型,一组为无滑体的阻尼悬臂挡土墙及对比模型,另一组为包含滑坡体的新型阻尼挡土墙及对比模型。对模型施以Vrancea地震波,研究了附设黏滞阻尼器的装配悬臂挡土墙抗震性能,并进行参数分析,讨论了混凝土强度、装配尺寸、阻尼器关键参数对其力学性能的影响。结果表明:附设黏滞阻尼器的装配悬臂挡土墙相较于对比模型,立板最大荷载减小约50%,最大应力减小约60%,立板最大水平位移由6.69mm减小至1.24mm,抗震性能显著提高;随着立板厚度、阻尼系数的增大,附设黏滞阻尼器的装配悬臂式挡土墙抗震性能有所提高,而混凝土强度、阻尼指数需要合理选择。

全预制装配式悬臂挡土墙在项目中的应用研究

以上海市某公路改建工程为例,通过对悬臂式挡土墙预制装配的各种形式比选,对选定的“承插”和“栓接”两种形式进行理论分析,并通过对两种形式足尺构件的加载试验,对比验证了在人行道侧该两科形式挡墙预制装配的可行性,并通过观察加载试验的过程和分析采集数据,由此对设计图纸提出合理化建议。该试验数据也作为拟编《上海市预制装配式悬臂挡土墙技术标准》的基础,为后续同类工程建设提供了参考借鉴意义。

悬臂式挡土墙的施工技术及其稳定性分析

挡土墙被广泛用于边坡支护工程中,悬臂式挡土墙自重轻、结构尺寸小,在城市大型综合体项目中得到了推广。为进一步研究悬臂式挡土墙的施工技术和支护效果,文章依托淄博华侨城文化旅游综合项目人文社区1区项目(一期),介绍了悬臂式挡土墙的施工流程和操作要求,并采用理正岩土计算软件7.0版本对悬臂式挡土墙进行稳定性分析。结果表明,悬臂式挡土墙在两处典型的支护断面中,滑动稳定性、抗倾覆稳定性及整体稳定性均满足要求,值得借鉴。

既有挡土墙加固关键技术研究

本文依托某挡土墙加固工程,结合实施环境、项目实施工期、安全、经济、技术等因素对加固方案进行了综合比选,选用扰动小的拼接螺旋钢桩进行地基加固处理,选择轻型悬臂式挡土墙结构方案,采用自钻锚杆将既有浆砌片石挡土墙与悬臂式挡土墙进行连接,打通泄水孔,加强现场监测,最终确定合理的路基结构形式。本研究为类似挡墙加固工程提供了借鉴案例。

悬臂式挡土墙地震主动土压力计算方法

为确定悬臂式挡土墙立臂的地震主动土压力,针对墙后填土的5种可能失稳破坏模式,基于对数螺旋式滑裂面形态,采用极限分析上限定理与拟静力法推导了作用于假想坦墙背上的地震土压力合力;在此基础上,对坦墙背后滑楔体、立臂与坦墙背之间的土体分别采用斜条分与水平条分法,并通过土压力合力的上限解对坦墙背上的土压应力进行修正,进而求得立臂上的土压力分布。实例分析表明,立臂静土压力沿深度分布呈顶点位于下部的抛物线模式;地震土压力分布一般呈非线性递减模式,计算值与试验值有良好的一致性;两种工况下合力作用点分别位于立臂下半段与上半段。参数分析显示,水平地震影响系数、踵板宽度和立臂倾角的增加均使立臂中上部地震主动土压力显著增大;地震条件下增长踵板宽度会导致立臂受力增加。在强震条件下,本法得到的立臂土压力比铁路规范法的结果高出约9%~14%,立臂底端弯矩更显著高于规范法结果,规范法进行强震条件下悬臂墙的抗震设计可能偏于不安全。

凸榫及锚杆式基础对悬臂式挡土墙结构优化分析

在山区填方挡土墙支护设计中,挡土墙基础的宽度对基础开挖工程的工程量及施工难度影响较大。通过对悬臂式挡土墙稳定性计算公式的研究,结合挡土墙计算软件,在不同挡墙高度下进行普通悬臂式挡土墙与采用凸榫、锚杆式基础悬臂式挡土墙的最小基础宽度及高宽比的对比分析。研究表明,采用凸榫及锚杆式基础的结构优化方式能使悬臂式挡土墙在较小的基础宽度下维持稳定;随着挡墙高度的增加,凸榫及锚杆式基础的结构优化方式对挡土墙基础宽度的优化更明显,凸榫优化量为1.9%~14.7%,凸榫+锚杆式基础优化量为19.4%~38.9%;结构优化后,悬臂式挡土墙在不同高度下的高宽比变化不大,凸榫为2.9,凸榫+锚杆式基础为3.5。凸榫+锚杆式基础悬臂式挡土墙在岩土体性质较好的山区填方支护中更具优势。

新型装配式悬臂混凝土挡土墙承载性能试验

为了探究叠合型挡土墙的合理性和叠合面的有效连接方式,提出了3种新型装配式悬臂混凝土挡土墙(键槽叠合型、桁架筋叠合型和螺旋筋叠合型),并针对3种新型挡土墙和两组对照挡土墙进行了静力加载试验。结果表明,3种新型挡土墙较现浇挡土墙的承载性能劣化程度有限(15%以内),叠合型挡土墙是装配式挡土墙的有效形式,具有良好的适用性与可行性。其中桁架筋叠合型的叠合面连接可靠,抗裂性能好,整体性强,具有更佳的承载性能,故桁架筋是提高叠合面连接性能的有效方式。

UHPC悬臂式挡土墙试设计与足尺模型试验分析

为解决传统钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)装配式挡土墙存在的结构自重大、施工时间长、吊装难度大、运输效率低、耐久性差和养护维修费用高等缺陷,提出了采用超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)替代普通混凝土的新型挡土墙结构.开展UHPC悬臂式挡土墙试设计和足尺模型试验,结果表明,在不考虑UHPC抗拉强度对结构受力贡献的情况下,UHPC挡土墙仍可满足现行规范设计要求;与RC挡土墙相比,UHPC挡土墙自重减轻45%,施工周期缩短31%,全寿命周期成本降低20%;当足尺试验模型荷载施加到试设计承载能力状态荷载组合值33.3 kN时,UHPC挡土墙仍处于弹性工作阶段;当荷载增加到80 kN时,挡土墙裂缝宽度达到正常使用状态限值0.2 mm,此时荷载分别是试设计正常使用与承载能力状态荷载组合值的3.4倍和2.4倍,表明UHPC挡土墙具有优越的受力性能,仍有进一步优化的空间,具有相当的工程应用可行性。

直立式废旧轮胎胎面挡土墙(无加筋/加筋)抗震性能试验对比研究

为了解废旧轮胎胎面挡土墙的抗震性能,促进模块式废旧轮胎胎面挡土墙在高烈度地震区域的推广应用,针对直立式废旧轮胎胎面挡土墙(无加筋/加筋)开展抗震性能试验对比研究。基于相同的测试条件,分别建立了直立式废旧轮胎胎面挡土墙和土工格栅加筋废旧轮胎胎面挡土墙的两种振动台试验模型,考虑近场什邡地震波和远场松潘地震波的作用,研究不同地震强度下的墙体加速度、侧向位移、残余变形、墙后填料加速度、竖向沉降和墙背动土压力的响应特征,并与传统悬臂式刚性挡土墙的动力响应特征进行对比,综合评价以塞土轮胎为墙体面板的废旧轮胎挡土墙的整体抗震性能。得出直立式废旧轮胎胎面挡土墙(无加筋)挡土墙抗震性能较弱,而直立式废旧轮胎胎面挡土墙(加筋)整体抗震性能显著提高。

二级新型悬臂式挡土墙主动土压力计算方法

基于土的塑性极限分析理论,考虑滑裂面上填土黏聚力及填土与二级新型悬臂式挡土墙墙背接触面上的黏着力,研究了挡土墙土压力受力分析模式,取墙后滑动土体的水平薄层单元进行受力分析,建立极限状态下悬臂式挡土墙主动土压力的一阶微分方程,给出了土压力强度、土压力合力、土压力作用点的理论计算公式。研究结果表明,二级新型悬臂式挡墙上墙应力分布呈抛物线形状;下墙的应力分布类似于梯形分布,最大值出现在挡墙的底部,最小值出现在挡墙的中部。通过有限元数值分析法研究其受力变形特点,数值分析表明:二级挡土墙卸荷作用比较明显,且土自重在二级挡墙中得到了充分的利用;挡土墙主动土压力分布与模拟结果基本一致。

基于极限状态法的悬臂式挡土墙设计研究

研究目的:悬臂式挡土墙是国内外常用的支挡结构,悬臂式挡土墙极限状态设计的研究,是为了考察现行规范设计该墙型的安全度并给出外部稳定性检算的极限状态设计表达式。本文通过对悬臂式挡土墙研究思路的总结和主要计算结果的分析,为该类支挡结构的极限状态设计方法研究提供思路,为规范的修编提供依据,为土压力的进一步研究提供参考。研究结论:(1)悬臂式挡土墙极限状态设计研究步骤:建立极限状态方程→计算可靠指标并确定目标可靠指标→计算分项系数及建立设计表达式;(2)悬臂式挡土墙抗滑、抗倾覆和基底应力及构件强度等可靠指标分析表明,悬臂式挡土墙整体抗滑和构件裂缝控制设计;(3)悬臂式挡土墙抗动验算可采用本文推荐的设计表达式进行设计;(4)对于悬臂式挡土墙悬臂板的结构设计,分项系数应根据土压力计算进行调整;(5)该研究结论可供悬臂式挡土墙设计参考。

砂土潮湿状态下悬臂式挡土墙RBT模型试验

鉴于悬臂式挡土墙在实际运营过程中受外界因素影响多呈现为挡土墙平移和绕墙底转动的组合位移(RBT)变形模式,且墙背填料经常处于潮湿状态,经典土压力理论不能合理反映其实际受力状态。为了揭示土体潮湿状态及RBT模式下悬臂式挡土墙墙后土压力分布规律,设计制作了基于RBT模式的悬臂式挡土墙模型试验装置,并开展了不同RBT转动位移量下的模型试验,得到了RBT模式下悬臂式挡土墙墙后土压力分布规律,并与现有理论对比,验证了试验结果的可靠性。依据测试结果,进行了理论公式验证。结果表明:对悬臂式挡土墙施加向外转动位移时,由于潮湿砂土存在较为明显的假性黏聚力,墙背土压力随墙体转动位移的增大而呈现较为明显的先减小后增大的趋势;随着转角增大,水平土压力减小,且下部土体减小趋势较缓,墙体中部位置水平土压力计算值大于实测值。

双排桩基悬臂式挡土墙结构计算方法研究

基于双排桩基悬臂式挡土墙结构与传统支挡结构存在较大的差异性,通过探讨双排桩基悬臂式挡土墙结构的承载机理,提出该结构的简化分析模型以及结构内力与变形的解析计算方法,并通过典型工程的有限元建模计算,验证该计算方法的可行性。研究结果表明:双排桩基悬臂式挡土墙结构可分解为悬臂段、底板与桩基,依次采用悬臂梁模型、简支梁模型与弹性地基梁模型进行设计计算;悬臂段承受填筑体水平土压力荷载;底板承受悬臂段传递的重力、水平力与弯矩,以及上部填筑体的竖向均布土压力荷载;桩基承受荷段受水平土压力,锚固段承受由变形引起的弹性抗力;悬臂段底部、底板纵向跨中断面、底板与桩基连接处以及桩基顶部与锚固点附近为应力集中断面,设计时应注意截面安全检算;理论计算结果略大于数值计算结果,验证了该计算方法的合理性,为结构优化设计提供了思路。

悬臂式挡土墙受力分析

悬臂式挡土墙是目前常用的轻型挡土墙之一,具有断面简单,施工方便,便于工场化生产等优点.通常采用朗金理论或库仑理论计算作用在挡土墙上的土压力.这里采用有限元法,在考虑挡墙与地基的相互作用的情况下,得出了悬臂式挡土墙所受到的剪力和弯矩,并与朗金法所得的结果进行了对比.

多级悬臂式挡土墙设计计算方法探讨

研究目的:为探讨多级悬臂式挡土墙工程设计问题,采用数值模拟与极限平衡理论分析方法,得出包括边坡整体稳定性与各级墙体局部稳定性两个方面的多级悬臂式挡土墙的设计计算方法。研究结论:(1)边坡整体失稳破坏模式为近似圆弧滑动模式,可采用圆弧滑动条分法分析边坡整体稳定性;(2)坡体中竖向压应力向下传递过程中,各级挡墙墙顶面位置的压应力呈多段折线型分布模式,可在此基础上采用库仑土压力理论计算各级悬臂式挡墙上的主动土压力,进而计算各级墙体的抗滑与抗倾稳定性、地基承载力和墙身强度;(3)给出了多级悬臂式挡土墙的主要设计计算步骤;(4)所建立的设计计算方法可为多级悬臂式挡墙的工程设计提供参考。

软土地基双排桩基础悬臂式挡土墙受力变形的现场测试及数值模拟分析

以成渝(成都—重庆)高速铁路内江北车站双排桩基础悬臂式挡土墙工程为例,建立三维数值模型并结合现场测试研究双排桩基础悬臂式挡土墙结构内力与变形特性,分析结构高宽比、软土厚度对结构稳定性的影响。结果表明:结构变形以水平变形为主,其中桩基变形占比较大,最大水平位移发生在悬臂式挡墙顶端;结构于桩顶、桩基锚固点处、底板连接处出现应力集中,设计时应对这些部位进行强度检算。建议结构设计高宽比取1. 6～2. 0,并根据线路的变形控制指标与地基情况采取合适的软土加固措施。

悬臂式挡土墙底板结构计算方法探讨

对防洪墙内力计算的反力直线分布法和弹性地基梁法进行了对比研究。结果表明 ,两种方法的计算结果存在显著差异 ,有时甚至内力的符号也不相同 ;反力直线分布法弱化了地基反力分布的不均匀性 ,地基反力与底板内力的极大值均明显偏小。因此 ,依据地基反力直线分布法进行防洪墙的设计是偏于不安全的 ,弹性地基梁法计算的成果较为可靠。