土工格室挡墙优化断面型式及其在延安机场迁建工程中的应用

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作为一种新型边坡防护结构,土工格室柔性挡墙因其结构轻、对地基承载力要求低、施工方便、造价低廉并且能够满足绿化环境、保护生态的要求,在公路、铁路等领域具有广阔的应用前景。  目前,实际工程中多采用等截面和传统截面型式的土工格室挡墙,这些断面型式不仅材料用量大,不能充分发挥土工格室的抗拉强度,而且挡墙较高时墙身的“鼓肚”现象很明显。因此,需要对现有的断面型式进行优化研究,提出能够有效减小水平位移、提高安全系数并节约材料的新型断面型式。  本文采用岩土工程有限元软件进行土工格室挡墙优化断面型式的探究,结合延安机场迁建工程中变截面柔性挡墙的设计、施工以及现场试验,并借助三维数值模拟,对新型断面型式土工格室挡墙的力学特性进行了初步分析,主要取得如下进展:  1.利用数值分析的手段研究了拉筋带的位置和长度、高强度土工格室层的铺设位置和强度、填土面荷载对于挡墙的水平位移和安全系数的影响。  2.在理论分析的基础之上提出了既能节约材料,又能提高挡墙安全系数的新型断面型式的土工格室挡墙,并将其应用于延安机场迁建工程实践之中。  3.总结了变截面土工格室挡墙的施工流程和施工注意事项,进行现场试验监测,实测墙背的水平位移、土压力及沉降,发现挡墙的水平位移呈“中部大、两端小”的规律,沉降很快趋于稳定,墙后土压力基本上为“上部小、中下部近直线型增长”的规律。  4.采用有限元膜单元和嵌入技术将土工格室与填料分开模拟,可以单独考虑支护结构中格室的应力应变,能够真实再现土工格室对填料的约束效应。提出了土工格室挡墙三维数值模拟方法,借助现场工程试验结果验证了三维仿真模型的有效性。继而,以此种方法对比分析了不同断面型式挡墙的力学特性,为变截面土工格室挡墙的推广应用提供了理论基础。
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