加筋土挡土墙设计与施工结构设计.doc

加筋土挡土墙1研究动态与发展 1.1 研究动态 土工加筋技术(Earth Reinforcement)是一种在土工结构物中或者原位土体中埋设抗拉性能较好的材料而使系统力学特性能得到改善的土体加固方法。 20世纪60年代，亨利（Henri Vidal）提出了加筋土概念，1965年，法国修建了世界上第一座加筋土挡墙[1]。此后，该技术引起了世界的广泛关注。前西德《地下建设》杂志（1979年）曾誉之为继钢筋混凝土之后又一造福人类的复合材料[2]；70年代，国际上先后召开了加筋土技术的国际研讨会，并成立了“加筋土工程协会”等国际间的合作研究机构；80年代，许多国家在拓展填料、筋材的应用范围方面做了大量工作。西马克（Simac）[3]等人开展的土工合成材料取得了重要成果。 20世纪90年代至今，加筋土的研究工作则主要集中在如下几个方面： （1）完善设计计算理论，并研究与其他加固技术的配合应用问题； （2）将加筋土看作匀质“复合材料”，采用有限元法和弹塑性理论进行分析研究； （3）研究加筋带的寿命； （4）加筋土体变形的因素和计算方法； （5）外载荷在加筋体内的扩散及其对加筋土体内部稳定的影响和加筋地基承载力计算等。 在加筋土的设计方法上，仍以极限平衡法最为普遍，其次是有限元法。席德（Seed）[4]提出了位移法。后来，在加筋土设计方面，有些国家的设计人员开始采用极限状态法，但目前尚未被普遍使用。 在试验研究方面，根据试验方法和条件的不同，可分为几个方面：性能试验、三轴试验、模型试验、原位试验。 性能试验主要是得到筋材或者筋-土作用时的各种物理、力学指标，以便为数值分析和计算确定参数。戴尔(Dyer)[5]试验发现土和筋材间的摩擦角小于土本身的摩擦角。姚代禄发现加筋与土之间的剪切阻力比原压实土的剪切阻力有所降低，却增加了土整体强度[6]。吴景海通过格栅的拉拔试验得作用于横肋的被动土压力起主要作用[7]。林宇亮、杨果林研究了柔性网面土工格栅加筋土挡墙的工程特性，试验测试墙背侧向土压力、垂直土压力、筋带变形以及面墙变形情况[8]。 在三轴试验中，通过施加围压和轴压来模拟土中一点的应力状态和所经历的路径。张孟喜设计了单层立体加筋砂土的试验方案，试验结果表明立体加筋砂土的强度随竖向筋的高度增加而增大[9]。王琛，雷运波等采用大型三轴剪切仪研究了CAT钢塑复合带加筋红土和对应素土的应力-应变关系 [10]。 模型试验包括室内静态模型试验和离心模型试验。静态模型试验是，用室内静态模型来间接模拟原型的试验，离心模型试验要求模型具有与原型相似的边界条件和受力状态[11]在包裹式挡墙的离心模型试验中，卡耐密(Konami)[12]认为若墙顶无超载，则墙面土压力沿着墙高近似线形分布，Wong K S[13]认为是抛物线分布。杨果林通过模拟加筋土挡墙的铁路路基在动力荷载作用下的模型试验得出了加筋土挡墙路基的动态响应特性[14]；对基覆边坡的不同支挡结构在地震荷载下的动力特性进行数值模拟和振动台模型试验，研究了基覆边坡在压缩汶川波XZ双向激励下支挡结构基覆边坡加速度响应规律[15]。 原位试验又称为现场试验，能够反映加筋工程的实际情况。克雷斯托普(Christopher)在现场试验中，发现面板上的侧压力与筋材、面板间连接情况有关 [16]。杨果林针对支挡结构后膨胀力的实际情况，设计了一种侧向膨胀力的测试方法，发现：侧向膨胀力约为竖向膨胀力的25%[17]。邓国华、邵生俊等利用现场试验研究了膨胀土加筋挡土墙稳定性的影响因素[18]。 我国的加筋土技术起步较晚但发展迅猛，全国先后共举行了5次加筋土技术经验交流会(武汉，1982年;昆明，1986年;重庆，1990年;济南，1994年;泰安，1998年)。铁道部先后在南昆线、京九线结合工程建设，开展了土工合成材料加筋挡土墙的研究，山西铜川公路工程中修建了高达51m的加筋土挡土墙工程。 1.2 发展趋势 加筋土挡土墙的工作机理十分复杂，目前人们对加筋挡土墙的研究仍然很不成熟，许多问题值得进一步深入的研究和分析： （1）随着加筋材料和填料发展多样化，需要进一步研究筋材和填料之间的摩擦特性，进行多种交叉试验，为今后填料和拉筋的适配性选择提供指导和参考依据。 （2）预张拉加筋土在国内和国外研究的比较少。杨果林[19]、杜运兴[20]、杨立伟[21]等对预应力加筋土进行了探讨，但是预应力加筋土的理论和研究方法还比较少，需要进一步的研究和发展。 （3）地基土参数对加筋挡土墙工作性状的作用具有重要的意义，因此需要更深入的研究筋-土-地基之间的相互影响和作用，建立之间的互动关系。 （4）加筋土挡土墙变形分析、计算和控制是今后加筋挡土墙设计和计算理论研究的一个重要课题。 2特