模塊面板式土工格柵加筋土擋墻動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)研究

為了研究包裹式加筋土擋墻土工格柵在施工階段的受力變形特性,進(jìn)行了8道格柵的應(yīng)變測試。測試采用電阻應(yīng)變儀,發(fā)現(xiàn)拉筋受力沿全長分布情況各異,大都呈現(xiàn)雙峰值分布。針對現(xiàn)行規(guī)范中存在的問題,建議考慮0.5%碾壓應(yīng)變導(dǎo)致的拉力。

在雙級(jí)加筋土高擋土墻尚無成熟理論的基礎(chǔ)上,本文在設(shè)計(jì)及施工做一些新的嘗試。論文中探討了土工格柵加筋土擋墻在實(shí)際工程中的受力狀態(tài),揭示加筋土高擋墻的工作機(jī)理及設(shè)計(jì)計(jì)算方法,指導(dǎo)今后的加筋土擋墻設(shè)計(jì)施工。

通過埋設(shè)水平土壓力盒、柔性位移計(jì),對模塊式土工格柵加筋土擋土墻墻后的水平土壓力和格柵水平變形進(jìn)行了系統(tǒng)監(jiān)測,采用加筋組合法對加筋土擋墻的土壓力進(jìn)行了計(jì)算,與實(shí)測、變系數(shù)法所得數(shù)據(jù)對比分析,得出采用該方法計(jì)算的土壓力更能合理地解釋工作狀態(tài)下加筋土擋墻的土壓力分布規(guī)律;對比分析了施工階段和竣工后格柵的應(yīng)變,得出拉筋應(yīng)變主要發(fā)生在施工階段,工后應(yīng)變較小,并結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果,提出了關(guān)于施工控制的相關(guān)建議。

通過對湖南省湘潭至衡陽西線高速公路第12合同段邊坡防護(hù)工程中的新型加筋土結(jié)構(gòu)——鋼網(wǎng)面板土工格柵加筋土擋墻進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測試驗(yàn),得到了該加筋結(jié)構(gòu)形式在逐層填筑施工過程中垂直土壓力及水平土壓力的分布規(guī)律、拉筋的變形規(guī)律。監(jiān)測試驗(yàn)結(jié)果表明:上下級(jí)墻底的垂直土壓力沿土工格柵拉筋長度方向呈非線性分布,分布曲線并不相同,最大值在拉筋中后部且大于理論值,并隨著時(shí)間的推移逐漸消散。實(shí)測墻背水平土壓力由于受到約束不同,其值的變化規(guī)律亦不同。隨著荷載的增加,各層拉筋的應(yīng)變也隨之增大且靠近墻面板處的拉筋變形最大。受施工荷載、氣候等各方面的影響,部分拉筋出現(xiàn)了負(fù)應(yīng)變。工程實(shí)踐表明該加筋結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)合理、安全可靠、受力性能良好、綠化效果顯著。

為研究柔性網(wǎng)面土工格柵加筋土擋墻的工程特性,分析其工作機(jī)理,進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。試驗(yàn)測試墻背側(cè)向土壓力、垂直土壓力、筋帶變形以及面墻變形情況,研究擋墻側(cè)向土壓力和垂直土壓力分布、筋帶應(yīng)變分布、擋墻潛在破裂面以及面墻變形規(guī)律等。研究結(jié)果表明:側(cè)向土壓力沿墻高呈非線性分布,每層的側(cè)向土壓力隨施加荷載增大而呈線性增大,但其增大速率遠(yuǎn)小于理論值增大速率;增大加卸載循環(huán)次數(shù)也會(huì)使得殘余側(cè)向土壓力增大;垂直土壓力沿筋材長度方向呈均勻分布,擋墻第1層的垂直土壓力略小于理論值;施加荷載會(huì)使得拉筋應(yīng)變分布發(fā)生變化,筋帶在試驗(yàn)荷載作用下可以滿足強(qiáng)度要求;由廣義庫侖法得到的潛在破裂面與筋材最大應(yīng)變位置較吻合;面墻最大側(cè)向變形發(fā)生在第3層和第4層,面墻中間位置有鼓出現(xiàn)象。

結(jié)合我國第一座高速公路鋼網(wǎng)面板包裹式土工格柵加筋擋土墻(湖南省湘潭至衡陽西線高速公路第12合同段k123+280~k123+952段加筋土工程)的工程實(shí)踐,基于紅砂巖特殊填料下對其設(shè)計(jì)方案、計(jì)算方法與施工工藝進(jìn)行了全面闡述,對特殊填料、面板系統(tǒng)、加筋材料進(jìn)行了探討,為今后類似工程可提供參考和借鑒。

根據(jù)模塊式加筋土擋墻的墻面板和土工格柵之間摩擦的足尺試驗(yàn)結(jié)果,分析兩者之間的摩擦力和摩擦因數(shù),以及影響兩者之間摩擦性質(zhì)的因素。試驗(yàn)研究表明:摩擦力及摩擦因數(shù)與豎向壓應(yīng)力有良好的對數(shù)關(guān)系,筋帶豎向間距的大小決定墻體的墻面板與筋帶之間可以采用摩擦連接的范圍。該結(jié)果具有工程應(yīng)用價(jià)值。

通過對玻璃纖維土工格柵加筋土體的三軸試驗(yàn)研究,分析不同加筋層數(shù)、不同圍壓對試樣應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線、抗剪強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:加筋作用效果隨著軸向應(yīng)變的增大而增強(qiáng);同一種加筋材料,加筋層數(shù)越多,加筋效果越明顯;加筋使得試樣具有一定的延性,并能顯示出很強(qiáng)的后期效應(yīng);在低圍壓的情況下,采用加筋的方法來提高土的強(qiáng)度更為合理、有效。

土工格柵加筋土擋墻穩(wěn)定性計(jì)算——依據(jù)加筋機(jī)理和粘性土的張拉裂縫特性，假定土工格柵加筋土擋墻墑背破裂面的位置和形狀，從加筋土的整體強(qiáng)度特性出發(fā)，導(dǎo)出了土工格柵加筋擋墻的內(nèi)部穩(wěn)定和外部穩(wěn)定性分析的計(jì)算公式．

利用室內(nèi)試驗(yàn)測定了土工格柵加筋碎石土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和土工格柵加筋粉砂土的回彈模量,分析了加筋層數(shù)和壓實(shí)度對加筋土的抗壓特性和變形特性的影響規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)格柵層距較小時(shí),土工格柵加筋碎石土具有良好的抗變形韌性,且土的壓實(shí)度越高,其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度越大;與未加筋的純土相比,土工格柵加筋粉砂土的變形剛度有顯著提高,且格柵層數(shù)越多,提高的量越大。

返包式土工格柵加筋土高擋墻現(xiàn)場試驗(yàn)研究——為了研究返包式土工格柵加筋土高擋墻結(jié)構(gòu)的受力、變形狀態(tài)，分析其作用機(jī)理，進(jìn)行了包括加筋土墻體基底應(yīng)力、墻背側(cè)向土壓力、拉筋拉力和墻面水平變形等內(nèi)容的現(xiàn)場試驗(yàn)，研究了加筋土墻體基底垂直應(yīng)力、不同層位的拉...

土工格柵的蠕變影響其在工程中的應(yīng)用。針對此問題,本文進(jìn)行了土工格柵的蠕變試驗(yàn),并得到不同設(shè)計(jì)年限下的蠕變強(qiáng)度折減系數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明：在低應(yīng)力比條件下,土工格柵應(yīng)變隨時(shí)間的增加而增長,逐漸變緩,最后趨于穩(wěn)定;在高應(yīng)力比條件下,土工格柵的應(yīng)變隨時(shí)間的增加而增長,直至斷裂;試樣所受到的應(yīng)力比越大,相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)變越大;達(dá)到同樣大小的應(yīng)變值,較低的應(yīng)變比條件下所需時(shí)間長,較高的應(yīng)變比所需的時(shí)間少;土工格柵在應(yīng)力松弛狀態(tài)中,保持應(yīng)變不變時(shí),荷載隨著時(shí)間的增加而逐漸減小。

土工格柵的蠕變影響其在工程中的應(yīng)用。針對此問題,本文進(jìn)行了土工格柵的蠕變試驗(yàn),并得到不同設(shè)計(jì)年限下的蠕變強(qiáng)度折減系數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明:在低應(yīng)力比條件下,土工格柵應(yīng)變隨時(shí)間的增加而增長,逐漸變緩,最后趨于穩(wěn)定；在高應(yīng)力比條件下,土工格柵的應(yīng)變隨時(shí)間的增加而增長,直至斷裂；試樣所受到的應(yīng)力比越大,相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)變越大；達(dá)到同樣大小的應(yīng)變值,較低的應(yīng)變比條件下所需時(shí)間長,較高的應(yīng)變比所需的時(shí)間少；土工格柵在應(yīng)力松弛狀態(tài)中,保持應(yīng)變不變時(shí),荷載隨著時(shí)間的增加而逐漸減小。

加筋土技術(shù)已在公路、水運(yùn)、鐵道、水利等工程中廣泛采用。加筋材料在工程中的蠕變性及耐久性問題一直是人們關(guān)注的重要問題。通過對土工格柵的系列變形試驗(yàn),得出土工格柵長期荷載作用下的變形特征,即變形率與時(shí)間呈對數(shù)關(guān)系,與應(yīng)力大小呈“s”曲線關(guān)系,為加筋土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算和加筋材料在工程上的應(yīng)用提供重要參考。

土工格柵與土的界面作用特性直接影響著加筋土擋墻的安全與穩(wěn)定性。因此,土工格柵與填料的界面技術(shù)指標(biāo)在加筋土擋墻的設(shè)計(jì)中至關(guān)重要。本文在從試驗(yàn)方法、加載方式、試驗(yàn)箱側(cè)壁邊界效應(yīng)和尺寸效應(yīng)、填料厚度、壓實(shí)度以及筋材夾持狀況等幾方面分析土工格柵界面摩擦特性影響因素基礎(chǔ)上,進(jìn)行了土工格柵在砂礫料和粘性土中的拉拔試驗(yàn)和直剪試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:土工格柵與砂礫料接觸面抗剪強(qiáng)度較高,而與粘土接觸面抗剪強(qiáng)度很低;對于加筋土擋墻拉拔力較大的層位,應(yīng)選用剛度大的土工格柵和砂礫料為填料。直剪摩擦試驗(yàn)不適合確定土工格柵接觸面的抗剪強(qiáng)度。該試驗(yàn)結(jié)果對土工格柵加筋土擋土墻的設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值。

土工格柵的蠕變影響其在工程中的應(yīng)用。針對此問題,本文進(jìn)行了土工格柵的蠕變試驗(yàn),并得到不同設(shè)計(jì)年限下的蠕變強(qiáng)度折減系數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明：在低應(yīng)力比條件下,土工格柵應(yīng)變隨時(shí)間的增加而增長,逐漸變緩,最后趨于穩(wěn)定;在高應(yīng)力比條件下,土工格柵的應(yīng)變隨時(shí)間的增加而增長,直至斷裂;試樣所受到的應(yīng)力比越大,相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)變越大;達(dá)到同樣大小的應(yīng)變值,較低的應(yīng)變比條件下所需時(shí)間長,較高的應(yīng)變比所需的時(shí)間少;土工格柵在應(yīng)力松弛狀態(tài)中,保持應(yīng)變不變時(shí),荷載隨著時(shí)間的增加而逐漸減小。

該文對試驗(yàn)裝置、試驗(yàn)材料、試驗(yàn)原理與操作進(jìn)行了詳細(xì)的描述,并對影響摩擦特性的幾個(gè)主要因素進(jìn)行了分析。

有關(guān)土工織物界面試驗(yàn)的成果較多,而土工格柵界面試驗(yàn)的成果很少。介紹了單向拉伸格柵和經(jīng)編格柵的界面試驗(yàn)內(nèi)容和成果,對土工格柵與砂礫石、粗砂、殘積土的界面摩擦系數(shù)作出評(píng)價(jià),并與有紡?fù)凉げ嫉某晒M(jìn)行比較。

超高無面板式土工格柵加筋路堤現(xiàn)場試驗(yàn)研究——結(jié)合在建50m高的加筋填土斷面進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，對超高無面板式土工格柵加筋路堤的格柵變形、垂直土壓力、水平土壓力、分層沉降以及深層水平位移等內(nèi)容進(jìn)行了近2a的測試，研究超高無面板式土工格柵加筋土路堤的受力、...

本文通過對云南昭通換流站雙級(jí)土工格柵加筋土擋墻的基底垂直壓力、墻面板后不同位置處土壓力進(jìn)行了原型試驗(yàn),得出基底壓力和水平土壓力的分布規(guī)律。根據(jù)條形基礎(chǔ)下內(nèi)外側(cè)壓力值的比值系數(shù)的變化得出擋墻產(chǎn)生了一定的水平變形。

以河北省保(定)滄(州)高速公路模塊式土工格柵加筋石灰土擋墻為工程依托,以現(xiàn)場原型試驗(yàn)為手段,系統(tǒng)研究了該結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)下的基底豎向土壓力、墻面板背部側(cè)向土壓力和土工格柵拉筋應(yīng)變分布規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明:基底豎向土壓力沿筋長近似呈梯形分布,其大小一般小于理論值,最大值發(fā)生在墻背附近,且隨竣工后時(shí)間的延續(xù)有下降的趨勢;實(shí)測墻背側(cè)向土壓力沿墻高呈非線性增長分布,數(shù)值小于主動(dòng)土壓力;實(shí)測拉筋應(yīng)變沿筋長呈單峰值分布,且數(shù)值均小于0.6%。試驗(yàn)結(jié)果可以為類似工程的設(shè)計(jì)、研究提供參考。

以剛性基礎(chǔ)上雙級(jí)土工格柵加筋土擋墻為工程依托進(jìn)行了現(xiàn)場原型試驗(yàn)研究,分析了施工期及竣工后1.5年期間各級(jí)擋墻加筋體底部豎向土壓力、墻面板背部側(cè)向土壓力和土工格柵拉筋應(yīng)變分布規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明:剛性基礎(chǔ)上加筋體底部垂直土壓力沿筋長方向由均勻等值分布變化到呈曲線型分布,最大值靠近墻面位置。柔性基礎(chǔ)上加筋體底部垂直土壓力沿筋長呈非線性分布,最大值靠近拉筋尾部?？⒐ず蠹咏铙w底部垂直土壓力分布形式基本不變。施工期間加筋土擋墻墻背側(cè)向土壓力沿墻高呈曲線分布,且隨上覆填土厚度的增加而增大,數(shù)值增長速率逐漸減小。墻背側(cè)向土壓力遠(yuǎn)小于主動(dòng)土壓力,竣工后其值隨時(shí)間延續(xù)逐步減小。施工期各測試層位拉筋應(yīng)變基本上隨上覆填土厚度的增加而增大,應(yīng)變沿筋長方向呈雙峰值的非線性分布,各測試層位土工格柵拉筋實(shí)測應(yīng)變最大值均小于0.4%,竣工后拉筋應(yīng)變基本無明顯變化。試驗(yàn)結(jié)果可以為類似結(jié)構(gòu)工程提供參考。