圬工与加筋土组合式挡墙离心模型试验

发布时间：2020-06-06 02:37

【摘要】：以湖北十房(十堰至房县)高速公路某处圬工与加筋土组合式挡墙为研究对象,通过土工离心模型试验技术,研究圬工与加筋土组合式挡墙的变形特性及内部土压力分布,并探讨强筋与弱筋(筋材模量)、长筋与短筋(加筋长度)以及密筋与疏筋(层间距)等参数对组合式挡墙的影响.研究发现:圬工挡墙与加筋土挡墙存在明显的相互影响,上部挡墙荷载使圬工挡墙发生内倾,这一内倾使加筋土挡墙上部水平位移进一步增大,并造成墙体底部土压力分布更不均匀;增大土工格栅模量、增加加筋长度、减小加筋间距,更有利于控制加筋土挡墙的变形;加筋土挡墙内部土压力和墙后水平土压力总体上小于理论值,且受挡墙加筋参数的影响;组合挡土结构的墙顶沉降主要发生在施工期,应加强施工质量控制,保证填土的密实度.
【图文】：

岩土,离心机

组合式挡墙的变形特征以及圬工挡墙与加筋土挡墙的相互影响．１离心模型试验１．１试验设备本次离心试验在同济大学ＴＬＪ－１５０复合型岩土离心机（图１）上进行．该机最大容量１５０ｇ·ｔ（ｇ为重力加速度，ｔ为质量单位吨），最大加速度２００ｇ，有效旋转半径３．０ｍ，拖动功率２５０ｋＷ．对原型按比例１∶ｎ缩尺，使土工模型在离心场中运行保证模型与原型的应力应变相等，，变形相似，破坏机理相同，能再现原型的受力变形状态，从而达到试验研究的目的．图１ＴＬＪ－１５０岩土离心机Ｆｉｇ．１ＴＬＪ－１５０ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅｍａｃｈｉｎｅ１．２模拟对象及试验方案本次研究以十房高速公路５标试验段圬工与加筋土组合式挡墙为研究对象．原型总高为２２ｍ，下部９ｍ为圬工重力式挡墙，坡率１∶０．２５，中部为１２ｍ高的加筋土挡墙，坡率１∶０．２５，加筋长度９．０ｍ，加筋间距０．６ｍ，墙面采用返包结构，返包长度１．０ｍ，顶部为１．０ｍ厚的填土路基，坡率１∶１．５．为研究不同材料模量、加筋长度及加筋间距等因素对圬工与加筋土组合式挡墙稳定性的影响，本次共进行４组试验，模型试验方案见表１．试验采用的模型率ｎ＝４０，模型箱尺寸为９００ｍｍ×７００ｍｍ×７００ｍｍ（长×宽×高）．按模型率１∶４０缩小后的模型尺寸和测点布置图见图２．表１离心模型试验方案Ｔａｂ．１Ｐｒｏｊｅｃｔｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｍｏｄｅｌｔｅｓｔ模型编号筋材模量／（ｋＮ·ｍ－１）加筋长度／ｃｍ加筋间

布置图,布置图,单位,模型

第３期徐超，等：圬工与加筋土组合式挡墙离心模型试验图２模型Ｍ１和Ｍ２布置图（单位：ｃｍ）Ｆｉｇ．２Ｐｒｏｆｉｌｅｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅｍｏｄｅｌ１ａｎｄｍｏｄｅｌ２（ｕｎｉｔ：ｃｍ）确定为中砂，为了确保回填砂土的均匀性和密实度，通过加筋土挡墙断面尺寸计算控制每层所需的砂土总体积，同时采用落雨法进行铺设，保持落距６０ｃｍ不变，施工完成后，测试采用该法的回填砂土重度约为１５．０ｋＮ·ｍ－３，黏聚力接近０，内摩擦角为２５．４°．施工时稳定岩质边坡需分级开挖，经过比选测试，采用整块的坚硬实木来模拟岩质边坡；下部圬工重力式挡墙相对于上部加筋土挡墙而言，刚度较大，变形小，采用片石混凝土来模拟．模拟原型土工格栅是本次试验的难点和重点．作者分别对菱形聚丙烯腈纶窗纱、医用纱布、玻璃纤维窗纱等材料进行拉伸试验，由于要同时满足力学相似和尺寸相似比较困难，依据力学性能相似原则，最后采用玻璃纤维窗纱来模拟模型格栅．采用同济大学自主研发的ＭＧＴ１０００多功能土工合成材料拉伸试验机，按照我国标准［１４］进行宽条拉伸试验，得到模型格栅及原型格栅的抗拉强度和延伸率特性指标（见表２）．由表２可知，玻璃纤维窗纱长度方向的拉伸强度、２％和５％伸长率的拉伸强度以及５％割线模量乘上模型率４０后均与原型格栅接近．窗纱的两个方向分别等效于拉伸模量为９０４ｋＮ·ｍ－１和４３６ｋＮ·ｍ－１的原型土工格栅表２玻璃纤维窗纱试验参数Ｔａｂ．２Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｆｉｂｒｅ－ｇｌａｓｓｓｃｒｅｅｎｎｅｔｔｉｎｇ拉伸方向２％拉伸

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