【摘 要】
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挡土墙是土工工程领域常见的一种构筑物,但目前的挡墙类型和建造模式存在着劳力依赖和耗能污染等问题,随着劳动力成本的上升和生态环保的要求趋严,如何减少劳力使用,减轻环境污染将成为未来挡土墙发展的重要课题。本文提出了一种新型的装配式生态挡土墙(以下简称新型挡墙),具有建造快速、生态环保、质量易于保证等优点,如能推广使用,将会产生较大的经济效益和生态效益。在推广使用前,首先需要提供一整套该挡墙的设计计算方
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挡土墙是土工工程领域常见的一种构筑物,但目前的挡墙类型和建造模式存在着劳力依赖和耗能污染等问题,随着劳动力成本的上升和生态环保的要求趋严,如何减少劳力使用,减轻环境污染将成为未来挡土墙发展的重要课题。本文提出了一种新型的装配式生态挡土墙(以下简称新型挡墙),具有建造快速、生态环保、质量易于保证等优点,如能推广使用,将会产生较大的经济效益和生态效益。在推广使用前,首先需要提供一整套该挡墙的设计计算方法。新型挡墙的设计计算,包括抗倾覆稳定性、抗滑移稳定性、地基承载力、整体稳定性等各项验算,可参照一般重力式挡土墙的设计计算方法。但由于新型挡墙有其特有的结构特点,由大尺寸砌块组装而成,层间截面较为薄弱,难以确定是否满足抗剪承载力要求,为获得相关实验资料,本文设计了一种测试其砌块抗剪强度的试验装置,得出测试数据结合理论分析,提出了该挡墙砌块的抗剪强度计算公式,进一步提出该挡墙抗剪承载力计算方法。本文的主要工作及研究成果如下:(1)总结归纳了装配式挡土墙和生态挡土墙的应用实例和发展现状,说明了新型装配式挡土墙墙研发的背景和重要性;(2)介绍了新型装配式生态挡土墙的构型、结构体系、拼装方式、构造要求、使用范围等技术特点以及优势,展现了该新型挡墙的突出优势和应用价值;(3)总结阐述了混凝土材料的抗剪强度理论,为砌块抗剪强度计算公式的推导提供参考和依据;(4)设计了 60组双剪试件,进行带榫卯砌块的剪切试验,研究了榫卯数量、混凝土强度、竖向压力等因素对砌块抗剪强度的影响,研究发现:a.相对二榫卯砌块的计算抗剪强度,四榫卯砌块、六榫卯砌块、八榫卯砌块分别降低了约10%~20%、15%~25%、20%~40%,说明砌块的榫卯结构存在着类似群桩效应的“群键效应”,即随着榫卯数量的增加,砌块抗剪强度逐渐降低,且随着砌块强度的增加,“群键效应”更加显著。计算时,可偏安全的统一取八榫卯砌块的抗剪强度;b.混凝土强度每增加4个等级,其砌块抗剪强度大概能提高20%~60%,说明增加混凝土强度能显著提高砌块的抗剪强度,当挡墙抗剪承载力不满足要求时,可选择较高混凝土等级的砌块;c.在约20m高挡土墙中砌块所承受的竖向压力范围内,每增加一级竖向压力(相当于约5m高挡土墙所施加的竖向压力),砌块的抗剪强度约能提升5%~15%,说明增加竖向压力也能提高砌块抗剪强度,但是效果不是非常明显;(5)基于抗剪强度理论,结合砌块构型特点,分析了砌块受剪时的作用机理,推导出砌块抗剪强度计算公式;通过无榫卯砌块纯摩擦试验和混凝土强度测试为该公式提供了理论计算的参数,得出的理论值与实测结果符合较好,说明公式合理,可用于挡土墙抗剪承载力的验算;(6)通过对新型挡墙剪切面的受力分析,提出了针对该新型挡墙的抗剪承载力验算方法,并提供了算例说明,为挡土墙的最终应用提供理论依据和设计计算方法;(7)提供了不同砌块层面抗剪强度参考取值表(见附录),可以为砌块挡土墙工程设计提供抗剪强度的简易、快速的计算方法。
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