1003-第五章-加筋土挡土墙

第五章加筋土挡土墙（2）第四节内部稳定性分析第五节外部稳定性分析(1)组成加筋土的墙面板和拉筋可以预先制作，在现场用机械(或人工)分层填筑。这种装配式的方法，施工简便、快速，并且节省劳力和缩短工期。(2)加筋土是柔性结构物，能够适应地基轻微的变形。在软弱地基上修筑时，由于拉筋在填筑过程中逐层埋设，所以，因填土引起的地基变形对加筋土挡土墙的稳定性影响比对其它结构物小，地基的处理也较简便。(3)加筋土挡土墙具有一定的柔性，抗振动性强，因此，它也是一种很好的抗振结构物。(4)加筋土挡土墙节约占地，造型美观。由于墙面板可以垂直砌筑，可大量减少占地。挡土墙的总体布设和墙面板的形式图案可根据周围环境特点和需要进行设计。(5)加筋土挡土墙造价比较低。与钢筋混凝土挡土墙相比，可减少造价一半左右；与石砌重力式挡土墙比较，也可节约20％以上。而且，加筋土挡土墙造价的节省随墙高的增加而愈加显著，因此它具有良好的经济效益。上一节复习加筋土的特点上一节复习加筋土的基本原理砂性土在自重或外力作用下易产生严重的变形或坍塌。若在土中沿应变方向埋置具有韧性的拉筋材料，则土与拉筋材料产生摩擦，使加筋土犹如具有某种程度的粘聚性，从而改良了土的力学特性。其基本原理存在于拉筋与土之间的相互摩阻联结之中，这些基本原理一般可以归纳为两点予以解释：(1)摩擦加筋原理；(2)准粘聚力原理(或莫尔一库伦理论)。作用机理沿主动破裂面BC将墙体分为主动区和稳定区，下滑土棱体ABC自重产生的水平推力对每一层拉筋形成拉力T，欲将拉筋从土中拔出，而稳定区土体与筋带的摩擦阻力阻止拉筋被拔出。如果每一层拉筋与土体的摩擦阻力均能抵抗相应的土推力，则整个墙体就不会出现BC滑动面，加筋土体的内部稳定就有保证。一、摩擦加筋理论一、摩擦加筋理论在加筋土结构中，由填土自重和外力产生的土压力作用于墙面板，通过墙面板上的拉筋连接件将此土压力传递给拉筋，企图将拉筋从土中拉出。而拉筋材料又被土压住，于是填土与拉筋之间的摩擦力阻止拉筋被拔出。因此，只要拉筋材料具有足够的强度，并与土产生足够的摩阻力，则加筋的土体就可保持稳定。拉筋与填土之间的摩擦力是如何发挥作用的呢?现从加筋体中取一微分段dl进行分析，如图5—2所示设由土的水平推力在该微分段拉筋中所引起的拉力dT=T1-T2假定拉力沿拉筋长度呈非均匀分布)，垂直作用的土重和外荷载为法向力N，拉筋与土之间的摩擦系数为f*拉筋宽度为b，作用于长dZ的拉筋条上下两面的垂直力为2Nbdl，拉筋与土体之间的摩擦阻力即为2Nf*bdl，如果2Nf“bdldT则拉筋与土之间就不会产生相互滑动。这时，拉筋与土之间好像直接相连似地发挥着作用。如果每一层加筋均能满足上式的要求，则整个加筋土结构的内部抗拔稳定性就得到保证。二、准粘聚力理论加筋土结构可以看作是各向异性的复合材料，通常采用的拉筋，其弹性模量远大于填土。在这种情况下，拉筋与填土的共同作用，包括填土的抗剪力、填土与拉筋的摩擦阻力及拉筋的抗拉力，使得加筋土的强度明显提高，这可从三轴试验中得到验证。加筋土的基本应力状态如图5-4所示，在没有拉筋的土体中，在竖向应力的作用下。土体产生竖向压缩和侧向膨胀变形。随着竖向应力的加大，压缩变形和膨胀变形也随之加大，直到破坏。如果在土体中设置水平方向的拉筋，则在同样的竖向应力作用下，其侧向变形大大减小甚至消失，上一节复习加筋体材料与结构设计一、加筋体横断面图5-8P133矩形倒梯形正梯形二填料1、填料是加筋土工程的主体材料，对填料的一般要求如下：易压实；能与拉筋产生足够的摩擦力；满足化学和电化学标准；水稳定性好。有一定级配的砾类土、砂类土，与拉筋之间的摩擦力大，是透水性能好，应优先选用；碎石土、结土、中低液限粘质土和稳定土也可采用；腐质土、冻结土等影响拉筋和面板使用寿命的应禁止采用。填料的设计参数包括容重r、计算内摩擦角Ψ和摩擦系数f等，应由试验或当地经验数据确定。三拉筋1、拉筋的主要作用是与填料产生摩擦力，并承受结构内部的拉力。因此，拉筋必须具有以下特性：具有较高的强度，受力后变形小；较好的柔性与韧性；表面粗糙，能与填料产生足够的摩擦力；抗腐蚀性和耐久性好；加工、接长和与面板的连接简单。2、筋带可以分为钢带、钢筋混凝土带和聚丙烯土工带、钢塑复合带等。高速公路和一级公路上的加筋土工程应采用钢带或钢筋混凝土带。第五章加筋土挡土墙第四节内部稳定性分析第五节外部稳定性分析HLPaPp外部失稳HL内部失稳加筋土挡土墙失稳及破坏形式加筋土挡土墙外部失稳形式滑移倾覆倾斜整体滑动加筋土挡土墙内部失稳形式拉筋开裂造成加筋体断裂拉筋与填土之间结合力不足造成的加筋体断裂失稳的立交桥加筋土挡土墙如何确保加筋土挡土墙稳定，不发生破坏？？第四节加筋土挡土墙内部稳定性分析加筋土挡土墙内部稳定性分析方法(1)应力分析法；(2)楔体平衡分析法。另外，还有滑裂楔体法、能量法、剪区法和有限元法等。共同特点：将加筋体分为活动区和稳定区•区别应力分析法楔体平衡分析法破裂面形状的假定450-φ/2，0.3H库伦破裂面θ侧向变形墙面的转动中心绕墙顶旋转绕墙趾旋转作用在加筋体内的土压力的假定墙顶为弹性平衡状态6m以上逐渐变化6m以下为主动极限平衡状态主动土压力系数沿墙高不变分析方法选择高模量、高粘附拉筋高模量低密度、低模量拉筋加筋土挡土墙内部稳定性分析步骤一、应力分析法(一)基本假定(1)在荷载作用下，加筋体沿着拉筋最大拉力点的连线产生破坏，因此加筋体被拉筋最大拉力点的连线分为活动区和稳定区[采用的简化破裂面]；(2)加筋体中的应力状态，在结构顶部为静止状态，随深度逐步向主动应力状态变动，深度到6m以下便是主动应力状态：(3)只有稳定区内的拉筋与填土的相互作用才能产生抗拔阻力。一、应力分析法(二)拉筋拉力计算加筋体自重产生的拉力二、楔体平衡分析法认为拉筋承担的拉力是通过其分担的墙面板面积所承受的土压力来决定的。(一)基本假定1．加筋体填料为非粘性土。2．在加筋体内产生与垂直面成角的破裂面(即库伦破裂面)。破裂面将加筋体分为活动区与稳定区。3．作用于墙面板上的侧压力为库伦主动土压力。回顾填土上有局部荷载主动土压力计算q90o-qKaHKa(二)拉筋拉力计算加筋体上局部荷载(包括路堤填土)所产生的土压力在墙面板上的影响范围，近似地沿平行于破裂面的方向传递至墙背，从而绘制土压力分布图形。根据土压力分布图形推求出加筋土挡土墙沿墙高各层拉筋处的土压力，并由此确定各层拉筋所承受的拉力。因此，拉筋拉筋处的土压力，并由此确定各层拉筋所承受的拉力。因此，拉筋拉力即为作用于该层拉筋范围内的主动土压力，即：拉筋断面计算与抗拉稳定性验算加筋土挡土墙内部稳定性分析步骤1.确定土压力变化位置与验算拉筋的位置关系2.计算土压力，并绘制土压力分布图3.计算第5、10、15层拉筋的拉力第五节加筋土挡土墙外部稳定性分析一、加筋土挡土墙外部失稳形式二、土压力计算三、抗滑稳定性分析四、抗倾覆稳定性分析五、地基承载力分析六、整体抗滑稳定性分析七、沉降分析一、加筋土挡土墙外部失稳形式滑移倾覆倾斜整体滑动二、土压力计算三、抗滑稳定性分析四、抗倾覆稳定性分析五、地基承载力分析六、整体抗滑稳定性分析采用圆弧滑动面法进行验算。在进行验算时，应考虑埋置于填土中的拉筋作用，一般有以下三种方法：(1)设拉筋长度不超过可能的滑动面(如图)，可以按普通的圆弧法计算；(2)破裂面穿过拉筋，在加筋体部分考虑因拉筋产生的准粘聚力，而将该力视为稳定力，计入稳定力矩中。(3)破裂面穿过拉筋，将伸入破裂面后的拉筋所产生的抗拔力对破裂面圆心取矩，视为稳定力矩，当拉筋的抗拉强度小于抗拔力时，则应以抗拉强度控制，计算稳定力矩。七、沉降分析由于拉筋具有柔性，能较好地随地基下沉而变形，因而顺拉筋延长方向能克服较大沉降差，但沿墙面板的延长方向却必须严格控制不均匀沉降。根据墙面容许的变形量不同而规定容许下沉量△W，可取下列经验数值：混凝土墙面板△W≤1％金属墙面板△W≤2％在预计有较大不均匀沉降的地段，可把加筋土挡土墙在构造上分为若干段，段间设置沉降缝。总结加筋土挡土墙的内部失稳形式和外部失稳形式加筋土挡土墙内部稳定性分析和外部稳定性分析方法。【分析讨论】应力分析法和楔体平衡分析法比较总结应力分析法和楔体平衡分析法比较共同特点：将加筋体分为活动区和稳定区区别共同特点：将加筋体分为活动区和稳定区•区别应力分析法楔体平衡分析法破裂面形状的假定450-φ/2，0.3H库伦破裂面θ侧向变形墙面的转动中心绕墙顶旋转绕墙趾旋转作用在加筋体内的土压力的假定墙顶为弹性平衡状态6m以上逐渐变化6m以下为主动极限平衡状态主动土压力系数沿墙高不变分析方法选择高模量、高粘附拉筋高模量低密度、低模量拉筋本章思考题1（简述）加筋土挡土墙的特点2（简述）加筋土的基本原理3（简述）加筋土挡土墙设计施工对拉筋的要求，以及拉筋的种类。4（简述）加筋土挡土墙的内部失稳形式和外部失稳形式5.应力分析法和楔体平衡分析法比较加筋土挡土墙内部稳定性分析其他方法加筋土挡土墙内部稳定性分析其他方法还有——能量法剪胀区法加筋土挡墙施工WALLINSTALLATIONTheinstallationofLOCK+LOADretainingwallsisnotunlikelayingbricksinabedofmortar.ThesoilbackfillactsasmortarforLOCK+LOADwalls,wherethepanelandcounterfortbehavelikethebrick.Aseachrowisplacedthesoilbackfillisusedtogradeandleveleachselfsupportingpanelsothatitisplumb,onlineandatthecorrectelevation.Therowofpanelsisthenbackfilled,compactedandtheprocessisrepeateduntilthefinishedwallheightisreached.TheEXCAVATIONforthistypeofstructureneedstobedeepenoughtoallowplacementofagranularfootingforthegradeofthebottomrowofPanels.Iffoundationbearingcapacityisadequateanduniformthenlittlefootinggravelisrequired.150mmor6isstandardforgradedfoundation.OncethewallareaisexcavatedalevelcompactedgradeispreparedforthebasetierofLOCK+LOADwallStones.Surveycontrolpointsandwalllineshouldbeestablishedwheretheywillbeeasytoreferencebutremainundamaged.Forexample,seethedrawingbelowandnotethatverticallyadjacentrowsofLOCK+LOADStonesDONOTSTACKupontherowbelowbutbearcompletelyuponthefillmaterial!Thisallowsforsoilconsolidationandpreventscracking.LOCK+LOADcanbeusedtoconstructwallsofmanysizesandconfigurationsbutingeneralallprojectswillrequirevariationsofthefollowingequipmen