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工程中土工格柵加筋土擋牆的變形測試與分析

發布時間:2018-12-18 12:50   閱讀:次   字號:  

土工格柵加筋擋土牆是一種柔性結構,容許產生相對於其他擋牆結構的較大變形。如果變形超過工程所容許的範圍,一方麵影響結構的正常使用,另一方麵會導致結構的整體失穩。土工格柵加筋擋土牆的作用機理、變形、破壞與重力式擋土牆有較大的區別。


總的來說,土工格柵加筋土擋牆的水平變形形狀主要有有以下三種不同的外形表現形式:

①牆體外傾:表現為牆體整體向臨空方向傾斜,且牆頂變形最大。

②弧形外鼓:表現為牆麵最大水平變形大約發生在0.5~0.7H牆高處。

③整體滑移。當加筋土結構整體剛度較大時,可能會表現為沿擋牆基底的整體滑移。 

 

實際工程簡介


保滄高速公路土工格柵加筋土擋牆工程位於保定市清苑縣境內,裏程為K14+530.57~K15+629,該段落穿越公路南側村莊,線路北側為河道,設置了預製塊式土工格柵加筋土擋土牆,牆高3.8~8.9m。加筋土擋牆由基礎至牆頂在牆背設置25cm砂礫反濾層。牆高下部約3.0m高範圍內填築砂礫料,上部填築6%灰土。 


現場測試儀器及測試原理


土工格柵加筋土擋牆的水平變形的發生分施工期和竣工後兩個階段。施工期發生的水平變形可以通過施工中不斷調整麵板的位置來控製,人們往往關心的是竣工後牆麵水平變形。因此,在擋牆竣工完成後,選擇了K15+350、K15+475和K15+510三個斷麵,在距離牆麵板0.5~1.0m處垂直鑽孔,埋設PVC水平變形測斜管,定期觀測牆麵板的水平變形。 


本項目的測試儀器采用RQBF-668A型測斜沉降直讀式數顯儀。該測斜儀由測頭、連接電纜和讀數儀組成。測頭內部有一塊精度很高的石英撓性加速度計,測頭的上下裝有兩組導輪,可以在測斜導管中沉降或提升。測斜儀內加速度計傳感可以敏感導管再每一深度處的傾斜角度。輸出一個電壓信號Ui,在讀數儀的麵板表上顯示出來,測斜儀測出的電壓信號是以測點導管導槽為方向基準,在某深度處,測斜儀上下導輪標準間距是傾斜角的正弦函數,該函數可換算成水平位移。 


現場測試結果分析 2007年11月擋牆竣工後,在距離牆麵板0.5~1.0m處鑽孔放置PVC管,之後每隔一段時間對其進行觀測。三個試驗斷麵的測試結果分別如圖3、4、5所示,其中牆麵外側的變形為正值,麵板內側位移為負值。根據觀測可知,K15+475、K15+510兩個斷麵在竣工後的前半個月時間內擋牆都是向牆體外側發生變形的,K15+350斷麵發生了向牆體內側的傾斜,相同的一點是,不管內傾還是外傾,不同斷麵處擋牆的水平累積位移量幾乎都是隨著擋牆高度的增高而呈線性的增大,牆頂處的變形最大,牆趾處的變形最小。發生外傾的最大水平累積位移值為4.5mm,內傾擋牆的最大水平累積位移值為3mm。從其變形形狀上來看,竣工後的前半個月時間內。 


竣工兩個月之後,各個斷麵的麵板水平位移均發生了不同的變化趨勢,水平累積位移量由前期的一直增大變成了先增大後減小的趨勢,水平位移沿著牆高幾乎呈非線性變化,均出現很明顯的“弧形外鼓”現象。擋牆麵板水平位移在0.3H牆高附近達到位移峰值之後變形開始減小,之後在0.7H牆高處又出現了較大的水平位移值。總的來說,竣工兩個月之後,擋牆的變形狀況應經趨於穩定或有少量增加,這說明格柵對牆麵起到了位移鎖定的作用,後期的位移增量主要是由格柵的拉伸變形引起的。 


2008年3月之前實測的牆麵變形主要是由結構自重引起的,擋牆2008年5月正式投入使用後,由於牆體材料性質的變化、地表(下)水影響、超載作用等,牆體變形進一步發生了變化。由圖3可以看出,K15+350斷麵處的牆體在正式投入使用之後相對使用之前發生了向牆體內側的位移,2008年7月測得的最大水平變形值為+2.8mm,2008年2月測得的最大值為+3.2mm。K15+475斷麵處的牆體最大水平變形也從2008年2月測得的+3.3mm變為+2.9mm,在路麵荷載作用下,擋牆內側加筋土體發生了明顯的豎向變形,從而導致整個牆體發生了不均勻沉降,以致使牆麵發生向牆體內側的位移。 


工程試驗總結:

①引起加筋土擋土牆的變形破壞模式也各不相同,歸納起來主要有:牆麵“鼓肚”、開裂破壞:局部麵板脫落;麵板產生豎向裂縫、開裂等。

②土工格柵加筋擋牆剛竣工後的變形形狀可以描述為“牆體外傾”,且牆頂處變形最大。隨著時間的推移,在牆背土壓力和路麵荷載的作用下牆體的變形趨勢越來越穩定,穩定之後的牆體水平變形形狀接近“弧形外鼓”。

③荷載對加筋擋牆的工作性能有很大的影響,應對其采取一定的措施進行控製。 


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