无粘结预应力加筋土挡墙力学性能研究

发布时间：2020-10-22 12:50

　　 无粘结预应力加筋土技术的核心是通过对预应力筋施加预拉力,使侧压板、预应力筋、墙面板共同对填料形成主动约束,提高加筋土结构的整体性。本文利用模型试验和数值模拟相结合的方法研究了无粘结预应力加筋土挡墙的在静力作用和地震波作用下挡墙的力学性能。在静力分析方面,研究了预拉力水平、填料压实度、预应力筋轴向刚度、墙面板基础刚度、荷载作用位置、荷载大小对挡墙变形性能的影响;在动力分析方面,研究了峰值加速度、预拉力水平、预应力筋轴向刚度和预应力筋的长度对挡墙的侧向位移,速度均方根和加速度均方根以及轴力的影响。本文获得了如下研究成果:(1)预应力筋的预拉力能够提高加筋区的整体性,对预应力筋施加预拉力后,在非加筋区顶部荷载作用下挡墙的墙面板位移、顶部沉降以及墙面板基础反力均比未施加预拉力的情况明显减小;对预应力筋施加预拉力的过程并不会对填料内的最大剪应变分布产生明显影响,但在非加筋区顶部荷载作用下,预应力筋的预拉力能够阻止挡墙内的最大剪应变集中区形成的剪切带从加筋区贯穿到非加筋区,提高了挡墙的稳定性。(2)随着填料的压实度的增加,墙面侧向位移、荷载作用位置平均沉降以及墙面板基础沉降均显著减小;随着荷载边缘距墙面板的距离减小,墙面侧向位移和荷载作用位置沉降增大,且最大侧向位移从墙面中部向顶部转移;增加预应力筋预拉力水平、轴向刚度以及墙面板基础刚度均有助于减小挡墙的侧向位移;(3)对预应力筋施加预拉力有助于减小地震波作用下挡墙的侧向位移,且在地震波作用过程中预应力筋轴力不断增大;随着峰值加速度增大,挡墙侧向位移,加速度均方根、速度均方根以及轴力均显著增大;增大预应力筋的预拉力水平和轴向刚度可以减小挡墙侧向位移,但对加速度均方根、速度均方根和轴力影响较小;随着预应力筋的长度的增大,挡墙的侧向位移、加速度均方根和速度均方根均减小;在各研究工况中,加速度均方根和速度均方根沿着墙高都表现出相似的规律。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU476.4
【部分图文】：

加筋土是在土中加入某种筋材，通过筋土相互作用形成的一种复合体，其应用历史非常久远。例如 2015 年杭州良渚古城确认了 5000 年前水利系统中，采用芦荻茅草包裹泥土形成的泥包筑坝[6]。如图 1.1 所示，是我国两千多年前修建的城墙和屋舍，其用材中采用了土中添加柳枝和芦苇的方法[7]，但是我国古人对加筋土技术的探索只局限在了实际应用，并没有将其上升到理论。现代的加筋土理论发源于 20 世纪 60 年代，1963 年，法国人 Henri. Vidal[8]通过三轴试验，发现在土中掺入纤维材料之后砂土的强度提高为加筋前的 4 倍，1966 年公开发表了第一篇加筋土技术的论文，并并申请专利和推广应用[9,10]。在 1965 年，法国 pragres 山成功地修建了当时世界上第一座加筋挡土墙，这标志着现代加筋土技术的诞生[11]法国在加筋土技术的研究与应用引起了国际工程界和学术界的重视，随后发展非常迅猛，西德时期的《地下建设》杂志甚至称赞加筋土为 “继钢筋混凝土之后又一造福人类的复合材料” 。法国在法-意高速公路 Menten 路段中，多处的应用了加筋土挡墙结构[12,13]。不仅如此，法国道桥中心还相进行了加筋土力学基本性能方面的研究工作，对填料中的加筋钢带的寿命做了分析，获得的一些经验。

c)加筋土挡墙 d) 加筋土地基图 1.2 加筋土技术的应用领域着我国发展成为土工合成材料应用大国，我国进入了加筋土技术的重要。如图 1.2 所示，加筋土技术目前主要应用在加筋土桥台、边坡、挡墙地基加固领域。各行业中一批有标志性的加筋土结构也应运而生，建成计各类加筋土工程。云广特高压工程楚雄换流站修建了 28m 高加筋土边场修建了 40m 高的加筋土挡墙， 2014 年青荣城际铁路建成国内首座高

图 1.3 摩擦加筋原理在加筋土复合结构中的筋土界面取一微段，长度为 dl ，筋材左右分别受到拉力1T 、2T ，摩阻系数为 f ，筋带宽度为 b ，忽略微元体中的拉力增量为 dT ，则1 2dT T T。假设 d力，则由平衡条件：dF =2 fbd l擦力能够克服水平推力作用，筋土之间不会单，在试验中也得到了较好的验证。但由于带来的变形不协调问题，而且忽略了机械咬此存在一定误差。]是通过未加筋砂土与加筋砂土之间的三轴向应力时，加筋砂比非加筋砂具有更小的侧
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 彭芳乐;曹延波;;加筋砂土挡墙筋材层数影响的有限元分析[J];岩土工程学报;2011年11期

2 管飞;;基于HSS本构模型的软土超大型深基坑3D数值分析[J];岩土工程学报;2010年S1期

3 李吉涛;杨庆山;;地震波基线漂移的处理方法[J];北京交通大学学报;2010年01期

4 金兴男;张晓辉;;国内外加筋土技术研究与应用进展[J];吉林水利;2008年10期

5 杜运兴;刘新军;尚守平;周芬;;预应力CFRP加筋粘土路堤模型试验研究[J];湖南大学学报(自然科学版);2007年07期

6 刘华北;;水平与竖向地震作用下土工格栅加筋土挡墙动力分析[J];岩土工程学报;2006年05期

7 杨林德;张向霞;;岩土本构模型研究的回顾和讨论[J];河北建筑科技学院学报;2005年04期

8 王力威;加筋土与加筋土理论发展概述[J];中国科技信息;2005年22期

9 杜运兴,尚守平,周芬;预应力CFRP加筋土技术原理研究[J];中南公路工程;2005年01期

10 徐少曼,林瑞良,康进王;提高路堤下软基土工织物加筋效果的综合措施[J];中国公路学报;2003年02期

相关硕士学位论文 前2条

1 刘辉;不等长预应力筋混合加筋土挡墙力学性能研究[D];湖南大学;2017年

2 马健祥;预应力筋长度对混合加筋土挡墙静力性能影响的试验研究[D];湖南大学;2017年

本文编号：2851622