顶部荷载下无粘结预应力加筋土挡墙静力性能研究

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无粘结预应力加筋土挡墙技术采用预应力筋实现了墙面板和侧压板对填料施加主动约束。预应力筋连接了墙面板与侧压板,张拉预应力筋带动两板对填料施加侧向压力,使得填料、墙面板、侧压板、预应力筋形成加筋体。无粘结预应力加筋土挡墙依然是一种柔性支挡结构。本文基于增大填料密度法完成了该类挡墙的室内缩尺模型试验,分析了在施工和加载阶段墙面板的水平位移、墙顶竖向位移、预拉力损失、水平土压力、基底土压力的分布和发展规律,研究了挡墙在顶部荷载下不同预拉力和加载历程对挡墙工作性能和承载能力的影响。同时,采用有限元软件研究了荷载作用位置对挡墙力学性能的影响。获得了如下研究成果:
  (1)施加预拉力后,各层墙面板内移,加筋区顶面隆起变形,并且预拉力越大变形越明显;预拉力使加筋区水平土压力和基底土压力显著增加;预应力还存在扩散效应,故其引起的填料水平土压力沿筋长方向呈两端大、中部小的分布。
  (2)预应力挡墙的抗变形能力优于无预应力挡墙,预应力能有效提高该类挡墙的承载能力;同时,挡墙顶部是该类挡墙的薄弱部位,应采取一定的措施增强顶部填料的受约束程度以提高挡墙的承载能力。
  (3)在顶部荷载即将达到极限荷载时,非加筋区出现了不均匀沉降,越靠近加筋区的测点沉降越大;根据不均匀沉降可以预测该类预应力挡墙即将达到承载极限状态。
  (4)加载后,伴随着预应力筋预拉力损失,加筋区内水平土压力下降,但第1~第3层水平土压力的最大降幅远小于预拉力的损失幅度;顶部荷载产生的附加水平和竖向土压力均存在着扩散效应;侧压板有效阻挡了由非加筋区荷载引起的附加竖向土压力向加筋区的扩散。
  (5)顶部荷载位置变化的数值模拟结果表明,该类挡墙顶部荷载的最不利位置位于非加筋区,且当加筋区顶部具有荷载作用时,挡墙的抗变形能力有所增强。
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