循环动载作用下加筋挡墙工作性能及破坏模式研究

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现行于我国的加筋土挡土墙的设计方法均基于其整体受力分析、筋材的抗拉拔机理及筋材断裂分析,很少涉及到工作状态下地基的沉降及面板的位移分析。本文根据自行设计的1500mm×1000mm×1300mm(长×宽×高)挡土墙模型试验箱以研究不同荷载形式下的条形基础加筋土挡墙的承载性能,并根据结果分析加筋土挡土墙的附加应力传递、地基沉降、面板水平位移、挡土墙的破坏模式及土体内部加速度响应的影响因素等相关问题,得到了如下结论。(1)加筋土挡土墙结构中,在土体中加入筋材可有效提高挡土墙的极限承载力,筋材层数的增加可以有效的减小加载板的沉降,条形加载板沉降在静载工况下,呈线性增大趋势。减少加筋土挡土墙内部的格栅的长度及横肋数量,均降低了挡墙结构的极限承载力,格栅长度越小,加载板沉降越大;减去格栅横肋数量越多,加载板沉降越大。(2)静载工况下改变格栅的层数、长度、纵横肋数量等不同工况下均为整体剪切破坏模式;而动载情况下,多为局部剪切破坏。(3)土工格栅对上部土体传来的附加应力产生阻碍作用,对附加应力的衰减作用起到了很大的作用,减少土工格栅的长度及横肋数量,改变了土体内部的应力场,使竖向附加应力传递到更深的土体中,影响挡土墙的承载性能。(4)动载工况中的幅值工况中,减去格栅横肋增大了基础的沉降,频率工况中减去格栅纵横肋大大降低了结构的极限承载力,并增大了条形基础加载板的沉降,提高了破坏的不可预见性。挡墙面板水平位移在逐级施加荷载时,随挡墙高度呈现上大下小现象,幅值工况中,当荷载形式转化为动载时,面板水平位移均有不同幅度的突变,且突变幅度随着格栅横肋数量的减少而增大;频率工况中,在动载施加前期中的每级荷载下增大加载频率对挡墙面板的水平位移影响并不显著,当加载至后期时,加载频率对面板水平位移影响显著。幅值工况较频率工况挡土墙面板的水平位移的影响更大。(5)在幅值工况中,距振源首层格栅观测点附加应力较加载板下原始峰值应力呈现出越来越小的衰减幅度。频率工况中,C1层格栅观测点附加应力较加载板下原始峰值应力呈现出越来越小的衰减幅度。而在同一水平上土体内部竖向附加应力,加载板正下方最大,而加载板两侧则数值不大。其中幅值工况下,格栅纵横肋减少,衰减幅值减小;频率工况下,格栅纵横肋减少,衰减幅值增大。(6)幅值工况中,减去格栅横肋越多,其格栅应变越大。频率工况下,靠近振源的C1层格栅在极限承载力荷载级别下产生突变,而其他几层格栅则没有大的变化。土体中土工格栅的应变与附加应力影响深度有关,其附加应力影响深度越大,格栅应变越大。其中幅值工况竖向附加应力影响深度要大于频率工况。(7)土体中加速度的响应与加载频率、格栅形式、加载幅值与中心值的比值等因素相关,且这些影响因素相互作用,综合影响加速度的响应。
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