模块式加筋土挡墙模型试验及静动力学性能研究

加筋土挡墙作为道路路基的一部分,不但受到路面基础设施等静荷载,还承受着车辆行驶所带来的交通荷载。为研究静、动荷载下模块式加筋土挡墙的力学特性及工作性能,开展室内大模型试验,对比分析了加筋土挡墙的沉降及面板水平位移、侧向土压力系数、格栅应变等力学行为的变化规律。结果表明:静、动荷载下挡墙的破坏模式分别以局部剪切破坏和面板挤出破坏为主,格栅的最大应变量分别为1.7%和4.5%,均未达到破坏应变;两种荷载下挡墙的极限承载力相等,相比于静载,动载作用下墙顶最大沉降量增大了280%,面板最大水平位移增大了180%;加载板下降过程中四周土体受挤压发生变形,向面板施加额外的水平附加应力,从而导致墙背处的侧向附加应力系数Kr高于理论值;动载作用下土颗粒不规则运动,土中动加速度响应受动载幅值的影响较大,靠近墙面处的加速度峰值沿墙高H由上到下逐渐减小。研究成果有助于揭示静载与交通荷载作用下加筋土挡墙的力学行为和破坏机制以及提高模型试验与实际工程的关联程度。

地震条件下模块式面板加筋土挡墙面板连接稳定性研究

地震作用下模块式加筋土挡墙极易发生墙面模块脱落破坏,针对模块面板与筋材的连接稳定问题开展理论分析,用于模块式加筋土挡墙面板连接抗震安全设计。基于极限平衡法,通过考虑筋材与面板间的连接强度和连接抵抗力,提出了地震条件下面板连接稳定性分析方法。运用本文提出的方法进行了一系列参数分析,研究了水平地震力、竖向地震力、加筋间距以及墙趾阻力等因素对面板连接稳定性的影响。研究结果表明:水平和竖向联合地震作用极易导致加筋挡墙面板连接破坏,减小墙趾阻力和增加加筋间距使加筋挡墙面板净连接力减小,且对挡墙下部筋材更加显著。因此,加筋土挡墙抗震安全设计需要注意近断层场地中竖向地震作用,同时加筋间距不宜过大。

模块式加筋土挡墙震后健康状态识别研究

采用时域识别方法分析了加筋土挡墙大型振动台模型试验在不同工况下动力特性(自振频率和阻尼比)分布规律,介绍了加筋土挡墙不同位置处动力特性的变化特征,阐述了不同损伤程度下加筋土挡墙动力特性分布规律,探究了动力特性变化幅值与加筋土挡墙损伤程度的定量关系。结果表明:加载阶段前期,加筋土挡墙各位置处的自振频率基本相同,阻尼比随着墙高的上升而减小;加载后期,挡墙自振频率明显下降、阻尼比大幅上升。采用数理方法获得了单级挡墙自振频率和阻尼比的分布曲线,得出了基本完好、轻微破坏、中等破坏和毁坏4个阶段自振频率和阻尼比变化幅度;当自振频率下降幅度为6.75%~16.43%,阻尼比上升幅度106.14%~243.09%时,可认为加筋土挡墙处于中等破坏阶段;当自振频率下降幅度为16.43%~31.59%、阻尼比上升幅度243.09%~462.04%时,可认为加筋土挡墙处于毁坏阶段。

不同墙趾约束条件下模块式加筋土挡墙离心模型试验

开展了墙趾正常约束、仅对模块–基座界面作光滑处理、仅对基座–地基界面作光滑处理,以及对基座–地基界面作光滑处理且将基座前方土体挖除这4组不同墙趾约束条件的模块式加筋土挡墙离心模型试验,以研究工作应力下墙趾约束条件对挡墙内部稳定性的影响。研究结果表明,墙趾约束条件对模块式加筋土挡墙内部稳定性影响显著;对模块–基座界面作光滑处理的挡墙,其底层模块沿该界面滑移,挡墙中下部的墙面水平位移和筋材应变明显增大,筋材连接力沿墙高呈三角形分布;对基座–地基界面作光滑处理的挡墙,基座前方地基土仍可给基座提供足够的墙趾约束作用,挡墙内部稳定性同墙趾正常约束情况;对于基座–地基界面作光滑处理后又将基座前方土体挖除这种模拟墙趾受到冲刷的挡墙,其基座沿该界面滑移,挡墙中下部的墙面水平位移和筋材应变显著增大,筋材连接力接近极限状态AASHTO法计算的筋材最大拉力,但挡墙仍能保持稳定;在墙趾可能受到冲刷的极端情况下,挡墙在设计上不应考虑墙趾的约束作用,而对于正常服役状态的挡墙,可采用考虑墙趾约束作用的K-刚度法进行挡墙内部稳定性的计算。

地震作用下模块式面板土工合成材料加筋土挡墙的内部稳定分析

由于造价低廉,性能优良且外表美观,模块式面板土工合成材料加筋土挡墙在我国交通及城建等领域有着广泛的应用前景。大量的工程实践证明,土工合成材料加筋土挡墙的抗震性能良好,但仍有必要进行合理的抗震设计,而内部稳定校核是加筋土挡墙抗震设计的一个重要环节,它一定程度上决定了高烈度地震区加筋土挡墙的配筋方式及配筋密度。应用非线性动力有限元法分析不同加筋长度、加筋间距及不同地震作用下模块式土工合成材料加筋土挡墙在地震作用下的内部稳定,研究了筋材蠕变对加筋土挡墙动力内部稳定的影响,并将有限元分析的结果与国外规范建议的内部稳定校核结果进行比较。研究结果表明,在正常配筋密度条件下,各层筋材最大内力的位置与规范建议的位置有一定的区别,墙体下部更加远离面板;且筋材的最大内力沿高度的分布与该规范计算结果差别较大;而筋材蠕变使筋材的内力出现重分布。

模块式加筋土挡墙设计特点

常规加筋土挡墙墙面一般用全高的连续预制混凝土板，为了改善环境效应，近来模块式面板逐渐增多，但此类不连续分块板的传力方式与稳定性和连续板的不尽相同。本文针对此类墙在设计中的特点作简要介绍。

模块式加筋土双级挡墙变形与孔隙水压力试验研究

通过现场采集双级模块式土工格栅加筋土挡墙+加筋土边坡组合支挡结构施工过程中土工格栅拉应变、孔隙水压力数据,分析得出整个施工期间,加筋土挡墙各层土工格栅拉筋应变随填土高度增加而增大,增长速率逐渐减小;孔隙水压力在施工过程中受填料排水性、当地降水等影响处于不断调整状态。

高速铁路模块式加筋土挡墙动态行为分析

文章以实际工程为例,开展了加筋土挡墙现场激振试验,对加筋土挡墙路基结构进行了系统的研究,深入认识模块式加筋土挡墙结构的动态行为,总结模块式加筋土挡墙路基内部的加速度、动位移、动应力的分布规律,以为高速铁路模块式加筋土挡墙设计和施工提供重要的数据来源。

模块式土工格栅加筋土挡土墙现场试验研究

通过埋设水平土压力盒、柔性位移计,对模块式土工格栅加筋土挡土墙墙后的水平土压力和格栅水平变形进行了系统监测。采用加筋组合法对加筋土挡墙的土压力进行了计算,与实测、变系数法所得数据对比分析,得知采用该方法计算的土压力更能合理地解释工作状态下加筋土挡墙的土压力分布规律;对比分析了施工阶段和竣工后格栅的应变,得知拉筋应变主要发生在施工阶段,工后应变较小。结合试验结果,提出了关于施工控制的相关建议。

基于时域识别方法的加筋土挡墙动力特性研究

为探究加筋土挡墙(reinforced soil retaining wall, RSRW)在地震荷载作用下的动力响应变化规律,结合振动台试验分析挡墙与刚性箱连接处的墙面变形和回填土沉降分布规律,利用时域识别方法分析挡墙的固有频率和阻尼比的变化规律,利用数理拟合方法探究加速度放大分布规律。结果表明:随着荷载条件的增加,面板呈现出中心鼓胀、整体外倾等多种变形模式;顶部回填土沉降呈现出均匀沉降和凸起差异沉降的分布规律。当加速度为1.0g以下时,固有频率的实测结果在Richardson和Lee方法的预测范围内,与伍永胜方法的计算值接近。阻尼比随墙高的增加而减小。部分规范中加速度放大系数分布规律与实测结果不一致,结合规范和试验结果,提出了适用于模块式加筋土挡墙的加速度放大系数分布公式。

墙面倾角对模块式加筋土挡土墙结构影响的分析

基于FLAC3D建立了加筋土挡土墙数值模型,在验证模型有效性的基础上,通过调整墙面倾角,分析墙面倾角对模块式加筋土挡土墙的侧向变形、土压力和筋材拉力的影响。结果表明:当墙面倾角由90°逐渐减小至65°时,模块式加筋土挡墙的侧向变形、面墙后的土压力和筋材拉力均出现减小;侧向变形模式由外倾-平移式转为平移、平移-鼓胀式;面板后水平土压力沿墙高的分布规律由线性分布转变为非线性分布;墙内筋材的拉力峰值与墙面倾角间呈线性关系,筋材与模块连接处的拉力与墙面倾角间呈指数关系;75°是模块式加筋土挡土墙的合理倾角,不仅便于墙面绿化,而且可减少挡土墙变形,提高挡土墙的稳定性。