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原文传递双面加筋挡土墙的试验研究及数值模拟分析

论文题名：	双面加筋挡土墙的试验研究及数值模拟分析
关键词：	双面加筋挡土墙;土压力;路堤沉降;墙面位移;软弱地基;数值模拟
摘要：	双面加筋挡土墙是一种新型支挡结构物，由同层高的两侧面板用一根或多根拉筋相互连接，并在两侧面板间分层填土而成，具有成本低、材料耗费少、少占耕地、构件轻，面板可由人工安装，填土可采用机械压实等特点，在人工填土边坡受限制地段和城市郊区铁路、高等级公路及城市道路方面具有明显的优势，具有广阔的应用前景。论文结合湖北省交通厅科技项目“双面直立互锚式高路堤公路新结构理论及计算机仿真研究”而开展研究。通过模型试验测试分析，给出了墙背土压力及拉筋拉应变的分布规律及设计和有关计算所需的参数，得出了挡土墙土压力分布不同于经典土压力理论。在模型试验的基础上，一段总墙高为9.6米、长度为80米的双面加筋挡土墙首次应用于远(安)当(阳)国防公路扩建工程中，并对该挡土墙的变形和受力进行了现场原型观测，观测内容主要包括拉筋拉力、墙背面板的土压力、基底压力及墙体的水平位移等。观测结果表明，侧向土压力均随填土高度的增大而增大，并呈非线性分布，属于柔性结构的双面加筋挡土墙的变形受到墙后拉筋的限制，随着填土高度的增加，引起墙面位移的土压力与拉筋的抗拔阻力处于动态平衡中；由拉筋拉力换算的土压力和压力盒量测的土压力沿墙高的变化趋势一致，大多数实测土压力均介于静止和主动土压力之间；各层拉筋拉力随填土高度的增加而增大，不同高度处的拉筋拉力分布有所差异；分析表明，该挡土墙的受力和变形完全满足结构的强度、稳定和安全的要求。由于对拉钢筋处于土石混合填料、水等较复杂的环境中，因此，解决对拉钢筋的防腐问题成为该结构能否推广应用的关键。通过对比试验和参考相关资料提出了以环氧树脂为主的防腐涂料，给出了涂料的最佳配方比，探讨了不同配方涂层的耐酸性、耐碱性以及耐盐性；通过MTS-810疲劳试验机测试不同配方涂层钢筋经加速腐蚀后的抗拉强度的变化；根据涂层的经济性、附着力、柔韧性、耐蚀性、应用性和力学性能等性能分析，提出一种适用于对拉钢筋的表面防腐的涂层配方，并制定出钢筋表面防腐处理工艺流程及注意事项。运用通用有限元分析程序ANSYS，对软弱地基上采用双面加筋挡土墙的受力和变形进行了二维、三维有限元分析，计算中采用DP模型模拟土体材料的非线性，研究分析了墙体的水平侧移、路堤的沉降量、地基反力、基底应力及墙背土压力的分布规律，有限元计算结果与现场原型观测的结果具有很好的一致性，说明采用ANSYS模拟双面加筋挡土墙结构是可行的；证明了在土体侧向位移较大的情况下，拉筋能够充分发挥其抗拉性能，从而限制土体的侧向变形和路堤外侧地基的隆起，对拉钢筋的存在对减小路堤的不均匀沉降和提高路堤的整体稳定性有重要的作用；有限元分析获得了双面加筋挡土墙各个位置的应力和位移，通过对相关参数的优化分析，说明地基土性改变比填料土性改变对该结构的受力和变形影响更显著，有限元分析成果对实际工程的位移和强度控制具有一定的参考价值。
作者：	苏骏
专业：	结构工程
导师：	蒋沧如;余天庆
授予学位：	博士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文