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随着经济发展、生态文明战略的提出,混凝土支挡结构正朝着标准化、预制化、装配化、生态化的趋势发展。目前,国内铁路领域关于预制拼装式生态挡墙的应用与研究较少,既有的装配结构形式具有一定局限性,对于其受力、形变特性研究较少,对于墙体预制构件以及之间的连接件的受力则未有研究。为将预制、拼装化、生态化的挡墙理念在铁路工程领域进行推广和应用,并提供可行方案和参考,本文做出以下工作:
(1)通过专利调研和对既有装配式结构对比,提出了一种板柱式结构的预制拼装式生态挡土墙,并对其结构和功能特征进行介绍,总结了板柱式预制拼装式挡墙的特点和优势。提出了预制拼装式挡墙设计方法和计算公式,包含土压力计算方法、外部稳定性检验、结构内力计算和配筋计算公式,在土压力计算时将预制拼装式挡墙简化为重力式挡墙。
(2)通过ABAQUS数值模拟与理论计算的对比,对预制拼装式挡墙在运营期和施工期的受力、变形特性进行了研究。拼装结构的墙面板变形产生了土拱效应,但土拱效应影响可以忽略,预制拼装式挡墙与重力式挡墙的土压力分布特征、位移变化特征以及土压力-位移变化关系特征均是大体一致的,验证了将预制拼装式挡土墙简化计算的可行性和合理性。本文采用位移比率和土压力放大系数分析土压力和位移的关系和变化过程,总结了运营期和施工期,预制拼装式挡墙土压力随位移变化的规律,提出了对设计和施工的优化和建议。
(3)通过理论计算,分析采用库仑理论和弹性理论计算荷载产生的土压力的区别,并与ABAQUS数值模拟结果相对比,研究了两种荷载土压力计算方法的适用性。分析认为,荷载土压力的分布规律上更接近于弹性理论曲线,但荷载土压力的合力、力矩则更接近于库仑理论计算结果,推荐采用库仑理论进行设计,并识别了库仑理论方法在路堤边界条件下计算的荷载倾覆力矩偏风险的问题。
(4)对混凝土强度准则进行了分析,并提出选用方法,采用合适的强度准则对预制拼装式挡墙结构构件和连接件的应力集中区域和结构薄弱环节进行了判断和强度检验,判断了不同边界条件下预制拼装式挡墙构件和连接件的安全性、可靠性,提出了预制拼装式挡墙适用性要求。
(1)通过专利调研和对既有装配式结构对比,提出了一种板柱式结构的预制拼装式生态挡土墙,并对其结构和功能特征进行介绍,总结了板柱式预制拼装式挡墙的特点和优势。提出了预制拼装式挡墙设计方法和计算公式,包含土压力计算方法、外部稳定性检验、结构内力计算和配筋计算公式,在土压力计算时将预制拼装式挡墙简化为重力式挡墙。
(2)通过ABAQUS数值模拟与理论计算的对比,对预制拼装式挡墙在运营期和施工期的受力、变形特性进行了研究。拼装结构的墙面板变形产生了土拱效应,但土拱效应影响可以忽略,预制拼装式挡墙与重力式挡墙的土压力分布特征、位移变化特征以及土压力-位移变化关系特征均是大体一致的,验证了将预制拼装式挡土墙简化计算的可行性和合理性。本文采用位移比率和土压力放大系数分析土压力和位移的关系和变化过程,总结了运营期和施工期,预制拼装式挡墙土压力随位移变化的规律,提出了对设计和施工的优化和建议。
(3)通过理论计算,分析采用库仑理论和弹性理论计算荷载产生的土压力的区别,并与ABAQUS数值模拟结果相对比,研究了两种荷载土压力计算方法的适用性。分析认为,荷载土压力的分布规律上更接近于弹性理论曲线,但荷载土压力的合力、力矩则更接近于库仑理论计算结果,推荐采用库仑理论进行设计,并识别了库仑理论方法在路堤边界条件下计算的荷载倾覆力矩偏风险的问题。
(4)对混凝土强度准则进行了分析,并提出选用方法,采用合适的强度准则对预制拼装式挡墙结构构件和连接件的应力集中区域和结构薄弱环节进行了判断和强度检验,判断了不同边界条件下预制拼装式挡墙构件和连接件的安全性、可靠性,提出了预制拼装式挡墙适用性要求。