加筋土支挡结构设计与计算剖析.docx

加筋土支挡结构设计与计算 1 概述 1.1发展和类型 加筋土挡土墙是由基础、墙面板、帽石、拉筋和填料等几部分组成，如图1.1所示。其挡土原理是依靠填料与拉筋之间的摩擦力来平衡墙面所承受的水平土压力（即加筋土挡墙的内部稳定），并以 基础、墙面板、帽石、拉筋和填料 图1.1加筋土挡土墙结构图 等组成复合结构而形成土墙以抵抗拉筋尾部填料所产生的土压力（即加筋挡土墙外部稳定），从而保证挡土墙的稳定。 1960年，法国工程师亨利·维达儿（Henri·Vidal）通过三轴试验发现，加筋土在竖直荷载或自重作用下，依靠拉筋与土体之间的摩擦作用把引起侧向变形的拉力传递给拉筋，限制了土体的侧向变形，等同于向土体施加了侧向荷载。1963年，Henri·Vidal发表了加筋土研究成果与设计理论，标志着加筋土技术理论的雏形的形成。加筋土挡墙的首次工程应用是在1965年冬季的法国比利牛斯山的普拉聂尔（Pragere），从而引起欧洲对于加筋土挡墙的广泛研究。 日本在1967年引起加筋土挡墙技术后，进行原型试验，随后又进行地震作用下加筋土挡墙抗震性能的研究。美国则起步较晚，但发展迅速。1970年建成第一座加筋土挡墙，1974年批准加筋土技术可以代替传统挡土结构。截止到1980，美国境内完成将近300项加筋土挡墙工程。1971年西班牙建成第一座加筋土挡墙工程。加拿大和澳大利亚等国家随后也纷纷引起该技术，并展开广泛的研究。 根据上世纪80年代的统计，加筋土挡墙在公路工程中占绝大部分比例，工民建中也较多，而用于铁路工程则很少，尤其是铁路干线中。加筋土挡墙的理论研究在不断向前发展和完善，但由于土工材料的复杂性，施工应用依然远滞后于理论研究；其次，相对于公路，铁路工程对使用年限要求更长，对路基沉降变形要求更严格，加之动荷载对加筋土挡墙的影响较大。因而，加筋土挡墙的最广泛应用还是在公路工程中，其也方便意外破坏后的抢修。 我国对于加筋土挡墙的发展和应用较晚，20世纪70年代末才开始。最早在1978 ～ 1979年，云南煤矿设计院在田坝矿区建成我国首座加筋土挡墙，属于实验性，高约2 ～ 4m。该矿区又于1980年建成一座长57m，高8.3m的加筋土挡墙，建成后效果良好，从此开始了加筋土挡墙在土木建筑行业中的广泛推广与应用。1980年淮南铁路建成我国第一座铁路加筋土挡墙，1981年山西建成第一座公路加筋土挡墙。迄今为止，我国建成的加筋土挡墙工程已达数千座，多用于公路和城市建设，以及水利等工程。加筋土技术在我国研究与应用已取得成效。 1990年原铁道部将加筋土挡墙纳入铁路路基支挡结构物设计规则中，1991年交通部正式颁发了《公路加筋土工程设计规范》(JTJ 015-91)和《公路加筋土工程施工技术规范》(JTJ 035-91)。随着加筋土技术的不断成熟，加之加筋土挡墙的显著造价经济性和广泛适应性等一些优势，我国加筋土技术的应用范围不断扩大，理论研究不断发展，并在实际中取得许多成果。 上世纪80年代以来，国内外不断对加筋土挡墙技术进行研究，探讨其原型与设计计算。设计伦理由极限平衡法发展到有限元法，对土工材料也进行大量实验研究，具有代表性的是土工栅格的应用[6]。 试验研究与实践工程证实，土工栅格的抗震性能更加优越。姚令侃等在08年的汶川大地震之后，通过对国道G213线都江堰至映秀段16个路堤工点的震害调查，发现采用土工栅格加固的路基，具有显著的抗震性能[7]。 加筋土技术最初应用于挡土墙，然后用于桥台、护岸、堤坝、货场站台、水运码头与建筑物基础。在公路、铁路、建筑、水利、煤矿等部门都得到了应用，尤其是公路部门应用最为广泛。加筋土挡土墙一般应用于地势较为平坦且宽敞的填方路段上，在挖方路段或地形陡峭的山坡，由于不利于布置拉筋，一般不宜使用。 在公路工程中，常见的加筋土挡土墙形式有下列几种： （1） 单面式加筋土挡土墙 （2） 双面式加筋土挡土墙，双面式中又分为分离式、交错式及对拉式加筋土挡土墙。 （3） 台阶式加筋土挡土墙 （4） 无面板加筋墙 按拉筋的形式可分为：条带式加筋土挡土墙，即拉筋为条带式每 一层不铺满拉筋；蓆垫式土工合成材料加筋挡土墙，即每一层连续铺满土工格网或土工蓆垫拉筋。目前，我国主要采用条带式有面板的加筋土挡土墙。 1.2加筋土挡土墙的特点 加筋土挡墙是面板、拉筋和填土形成的一种复合结构物，在岩土工程得到广泛的应用，其特点概括起来有以下几点： （1）可预制性。构成加筋土挡墙的面板和拉筋可以预先制作，然后在工程现场装配施工。如此使得施工简便、快速，缩短了工期，同时也节省了劳动力。 （2）适应性强。加筋土是一种柔性结构，可以适应承载力较差的地区，适应一定范围类的地基变形，也具有较好的抗震能力。 （3）经济效益好。较之传统的重力式挡土墙，一方面，加