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压力分散型悬锚式挡土墙支护理论及应用研究

作　者: 王红红
导　师: 宋修广
学　校: 山东大学
专　业: 水土结构工程
关键词: 压力分散型悬臂式挡土墙预应力锚索锚定板有限元分析施工监测
分类号: U417.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文提出了压力分散型悬锚式挡土墙,这种挡墙是由钢筋混凝土墙身、锚定板、钢绞线锚索及填在墙身与锚定板之间的填料构成的一种复合式结构,锚定板与墙体之间通过锚索连接。通过结构理论计算,对压力分散型悬锚式挡土墙进行设计。并针对青临高速公路工程实况,提出了该新型挡墙的具体设计参数,分析了挡墙的支护机理。通过安全理论计算,得出该挡土墙适于高路基支护及地震区应用。通过有限元分析,得出该挡墙在施工期、运营期和地震作用时的力学特性。(1)施工过程中,对锚索施加预应力可有效改善墙体受力特点,满足安全要求。(2)运营期,土压力沿墙高近似呈线性增长的趋势,在墙外侧路面填土处急剧变小,土压力值介于主动土压力与静止土压力之间。(3)当地震荷载作用时,墙体各处受力变化曲线和地震荷载作用曲线规律相似,总体受力峰值点滞后于地震荷载峰值点；墙体所受最大土压力为运营期峰值的1.89倍；并且墙体在地震荷载作用下发生了摇摆；地震损失了锚索上的预应力,锚索力仅为震前的0.5倍。对实体工程中该类挡墙的施工技术及监测方法进行了研究,此挡墙除常规设置泄水、防腐、及反滤层外,墙身与锚定板均采用现场浇注钢筋混凝土,并通过预应力无粘结钢绞线连接锚定板与墙体；锚索体外使用PVC套管及管内注浆进行防腐；为防止路基不均匀沉降对锚索体产生的弯沉与剪力破坏,管外回填水泥砂浆用于保护锚索体。现场监测贯穿整个施工及运营过程,使用钢弦式土压力盒、锚索测力计对墙体、锚定板、锚索体进行受力及变形监测。通过对该挡土墙结构理论设计计算,挡土墙在施工期、运营期和地震作用时的力学特性分析,以及对实体工程中施工技术及监测方法研究,深化了对该类型挡土墙的认识。研究表明,该挡土墙可以为高填土路基提供一种新型的经济有效的支护措施,有很好的应用前景。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-13
第1章绪论  13-23
  1.1 研究的目的及意义  13-14
  1.2 目前国内外研究现状  14-21
    1.2.1 挡土墙的结构类型及适用条件  14-17
    1.2.2 挡土墙理论研究现状  17-18
    1.2.3 挡土墙的数值模拟研究  18-20
    1.2.4 挡土墙试验及监测研究  20-21
  1.3 本文主要的研究内容  21-22
  1.4 技术路线  22-23
第2章压力分散型悬锚式挡土墙结构设计  23-37
  2.1 设计依据  23-24
  2.2 挡墙设计原则  24-25
  2.3 设计参数的选取  25-27
    2.3.1 荷载分项系数  25-26
    2.3.2 力学参数  26
    2.3.3 应满足的安全系数  26-27
    2.3.4 荷载组合  27
  2.4 计算工况  27
  2.5 计算公式  27-32
    2.5.1 土压力计算公式  28-29
    2.5.2 滑动稳定性验算公式  29-30
    2.5.3 抗倾覆稳定性计算公式  30
    2.5.4 地基承载力计算公式  30-31
    2.5.5 砂垫层的设计计算  31-32
  2.6 计算过程  32-35
    2.6.1 结构尺寸及荷载参数  32-33
    2.6.2 不同路堤高度挡土墙设计计算  33-35
  2.7 本章小结  35-37
第3章压力分散型悬锚式挡土墙受力机理的有限元分析  37-67
  3.1 路基填土土工试验研究  37-46
    3.1.1 液塑限及颗分试验  37-38
    3.1.2 击实试验  38-39
    3.1.3 回弹模量试验  39-41
    3.1.4 承载比CBR试验  41-43
    3.1.5 路基土体的三轴压缩试验  43-46
    3.1.6 土工试验结果分析  46
  3.2 压力分散型悬锚式挡土墙有限元模拟  46-64
    3.2.1 压力分散型悬锚式挡土墙计算模型的建立  47-50
    3.2.2 压力分散型悬锚式挡土墙计算模型的结果分析  50-64
  3.3 本章小结  64-67
第4章压力分散型悬锚挡土墙的施工技术及现场监测  67-85
  4.1 挡土墙的施工组织设计  67-75
    4.1.1 原材料  67-68
    4.1.2 施工工艺及技术标准  68-75
  4.2 挡土墙的监测设计  75-79
    4.2.1 监测目的  76
    4.2.2 监测原则  76
    4.2.3 监测内容  76
    4.2.4 具体监测方案  76
    4.2.5 监测断面及监测仪器数量  76-77
    4.2.6 仪器的安装  77-78
    4.2.7 质量保证措施  78-79
  4.3 挡土墙现场施工与监测  79-83
    4.3.1 挡土墙现场施工  79-80
    4.3.2 挡土墙现场监测  80-83
  4.4 本章小结  83-85
第5章结论与展望  85-89
  5.1 主要结论  85-86
  5.2 创新点  86-87
  5.3 展望  87-89
附录A: 路堤高度为10m工况的压力分散型悬锚式挡土墙计算过程  89-107
参考文献  107-111
致谢  111-113
攻读硕士学位期间主要研究成果  113-114
学位论文评阅及答辩情况表  114-115
附图  115-116

压力分散型悬锚式挡土墙支护理论及应用研究

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