衡重式桩板挡墙的模型试验研究

论文摘要

衡重式桩板挡墙是一种新型挡墙,在深圳地区成功进行了一些工程应用。该挡墙利用卸荷板的卸荷作用,减小了下墙的土压力,与柱刚性连接的卸荷板为柱和桩提供一个反向弯矩,使挡墙的内力分布趋于合理。衡重式桩板挡墙结构形式新颖,受力合理,具有较大的优越性。但其分析计算方法尚未成熟,需要进一步了解土压力的分布、挡墙与墙后填土的相互作用机理等问题。本文通过模型试验,主要研究衡重式桩板挡墙的受力变形特征,为进一步完善设计理论,提供试验依据。本试验研究的工作包括设计建造了衡重式桩板挡墙模型箱和挡墙模型结构,进行了不同卸荷板的模型试验。试验中在挡墙墙背、桩前、桩后、卸荷板上下表面埋设了土压力盒,测量在填土自重及外荷载作用下挡墙墙背、桩前、桩后以及卸荷板的土压力大小及分布;在挡墙墙身外侧沿立柱安装百分表,测量挡墙的位移。在墙后填砂顶面用气囊加压,模拟外荷载对挡墙的作用。本试验通过改变衡重式桩板挡墙的卸荷板埋设深度与板宽,研究卸荷板不同埋深、不同板宽对挡墙土压力大小和分布以及挡墙变位方式的影响。通过分级加载,研究外荷载作用对挡墙土压力分布和变位的影响。试验结果表明,卸荷板的(埋)深(板)宽比对挡墙的土压力分布和变位影响显著;桩前土压力的分布和大小与“m”法计算值接近。本文依据实测土压力,提出衡重式桩板挡墙主动侧土压力的分布模式和计算方法。上墙土压力介于朗肯主动土压力与静止土压力之间,下墙土压力基本上按照朗肯主动土压力分布。结合理论分析,以墙背土压力大小为指标,得出最优卸荷板(埋)深(板)宽比为1～1.9,上墙与下墙高度之比为1.0。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 支挡结构的发展及研究现状
• 1.1.1 重力式（包括衡重式）挡土墙
• 1.1.2 悬臂式与扶壁式挡土墙
• 1.1.3 预应力锚索挡土墙
• 1.1.4 加筋土挡土墙
• 1.1.5 桩板挡墙
• 1.2 支挡结构土压力的分析、计算理论
• 1.2.1 墙体位移与土压力
• 1.2.2 墙体土压力的分布和计算
• 1.2.3 新型支挡结构设计计算理论的发展
• 1.3 支挡结构模型试验的发展及研究现状
• 1.3.1 模型试验的必要性及优势
• 1.3.2 卸荷板挡墙模型试验研究现状
• 1.3.3 卸荷板挡墙现场试验现状
• 1.4 卸荷板挡墙理论研究的发展与现状
• 1.5 衡重式桩板挡墙的结构形式
• 1.6 主要研究内容与创新点
• 第二章 模型试验的设计
• 2.1 相似理论
• 2.2 模型相似率判据
• 2.2.1 结构模型的相似判据
• 2.2.2 结构模型的参数选取
• 2.2.3 土（石）体的相似判据
• 2.3 模型比例选择
• 2.4 模型材料的选取
• 2.5 模型结构与尺寸
• 2.5.1 模型箱尺寸的确定
• 2.5.2 模型结构尺寸的确定
• 2.6 模型箱及模型结构建造
• 2.6.1 模型箱的建造
• 2.6.2 模型结构的建造
• 2.7 模型试验加载及测量装置
• 2.7.1 模型加载装置
• 2.7.2 模型测量装置
• 第三章 模型试验方案及试验内容
• 3.1 主要试验方法
• 3.2 试验的分组
• 3.3 试验的操作要点
• 3.4 辅助实验
• 3.4.1 中粗砂常规室内实验
• 3.4.2 模型箱内中砂“m”值的确定
• 第四章 模型试验结果分析
• 4.1 无卸荷板挡墙模型试验结果
• 4.1.1 土压力分布及合力作用点位置
• 4.1.2 位移分布
• 4.2 衡重式桩板挡墙桩前土压力分布（无外荷载）
• 4.2.1 卸荷板埋深相同时试验结果分析
• 4.2.2 卸荷板宽度相同时试验结果分析
• 4.2.3 桩前被动土压力的最大值及位置
• 4.2.4 与无卸荷板试验结果比较分析
• 4.3 衡重式桩板挡墙墙后土压力分布（无外荷载）
• 4.3.1 上墙土压力的分布
• 4.3.2 卸荷板下部墙后土压力的分布
• 4.4 衡重式桩板挡墙桩前土压力分布（有外荷载）
• 4.5 衡重式桩板挡墙墙后土压力分布（有外荷载）
• 4.5.1 上墙土压力的分布
• 4.5.2 卸荷板下墙土压力的分布
• 4.6 衡重式桩板挡墙卸荷板土压力大小和分布
• 4.6.1 卸荷板上表面土压力的分布
• 4.6.2 卸荷板下表面土压力的分布
• 4.7 衡重式桩板挡墙整体土压力分布
• 第五章 衡重式桩板挡墙的受力机理分析
• 5.1 衡重式桩板挡墙的土压力分布与结构受力计算
• 5.1.1 主动土压力的分布及计算方法
• 5.1.2 桩前被动土压力的分布及计算
• 5.1.3 卸荷板上表面土压力的分布及计算
• 5.1.4 卸荷板下表面土压力的分布及计算
• 5.1.5 挡墙结构整体受力的计算方法
• 5.2 衡重式桩板挡墙卸荷板埋深与板宽对挡墙土压力的影响
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.1.1 衡重式桩板挡墙试验模型与加载装置
• 6.1.2 土压力
• 6.1.3 位移
• 6.1.4 卸荷板的（埋）深（板）宽比
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢