山地城市高填方条件下支挡结构体系应用研究——以倒Y型挡土墙为例

摘要

山区地质地貌复杂多变，不同工程建筑条件下，不同的结构形式，形成多样的边界条件。不可避免的将会面对很多高填方工程，而设计经济合理的支挡结构形式将带来多方面的的经济、社会环境效益。高填方条件下支挡结构体系的应用研究，能够扩大支挡结构的应用范围，深化支挡结构稳定性要求，并且能够优化设计方法、提高设计可靠性、节约成本，符合支挡结构未来的发展趋势。
　　本文针对山地城市高填方条件下支挡结构的选型原则进行了详细总结分析，通过对比得到了几种合适支挡结构形式。对其中高填方条件下的倒Y型支挡结构开展了优化设计分析、施工关键技术分析以及模型试验方案分析，为倒Y型支挡结构在山地城市高填方条件下的应用推广提供一定理论依据和参考。
　　本文主要的内容和研究成果为:
　　①首先进行山地城市高填方条件下支挡结构进行选型研究，通过对重庆及西南地区等山地城市的高填方支挡工程实例及相关论文文献研究，并按照地质条件、结构形式、填料特性、施工要求、经济分析等方面进行详细分析，研究确定山地城市高填方条件下支挡结构选型原则。
　　然后遵循所确定选型原则，对常用支挡结构形式进行选型分析，得到适用于山地城市高填方条件下的支挡结构形式。
　　②结合选型所确定的数种支挡结构，选取倒Y型支挡结构作为典型的支挡结构形式进行优化分析。对倒Y型支挡结构从结构组成、作用机理、结构特点、使用条件等各方面分析，确定其在山地城市高填方中应用的设计要点，并对其进行优化分析。根据有限元数值分析理论，通过数值模拟软件建立合适的分析模型，采用数值分析方法，确定山地城市高填方条件下多级倒Y型支挡结构应用的组合形式及规律。
　　③根据有限元结构分析结果，结合常见支挡结构破坏形式，对多级倒Y型支挡结构在高填方条件下的施工关键技术的要点进行分析，并对相应要点给出了施工技术建议。
　　④从理论上研究探讨了多级倒Y型支挡结构在高填方条件下的室内缩尺静力模型试验方案，并进行了试验方案设计。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和问题提出

1．2 山地城市高填方条件下的支挡结构研究现状

1．2．1 支挡结构研究现状

1．2．2 高填方支挡结构研究现状

1．2．3 山地城市高填方条件下支挡结构研究现状

1．3 本文研究的意义和研究的内容

第二章 高填方条件下支挡结构体系选型研究

2．1 支挡结构体系的类型介绍

2．1．1 支挡结构的分类

2．1．2 常用支挡结构高填方中应用及研究概况

2．2 山地城市高填方条件下支挡结构选型的关系研究

2．2．1 支挡结构选型原则

2．2．2 山地城市高填方条件下支挡结构选型分析

2．2．3 山地城市高填方条件下支挡结构选型原则确定

2．3 支挡结构选型分析

2．3．1 重力式挡土墙

2．3．2 悬臂式挡土墙与扶壁式挡土墙

2．3．3 锚杆挡土墙与预应力锚杆挡土墙

2．3．4 锚定板挡土墙

2．3．5 加筋土挡土墙

2．3．6 土钉墙

2．3．7 抗滑桩、桩板式挡土墙及桩基托梁挡土墙

2．3．8 倒Y形挡土墙

2．4 小结

第三章 高填方典型支挡结构体系优化分析

3．1 典型支挡结构选取及优化设计要素分析

3．1．1 典型支挡结构选取

3．1．2 优化设计要素分析

3．2 分析背景

3．1．1 工程案例

3．1．2 有限元分析

3．3 ANSYS有限元理论

3．3．1 土体本构模型

3．3．2 ANSYS接触问题处理

3．4 有限元计算

3．4．1 计算模型建立

3．4．2 单元划分

3．4．3 边界条件及荷载

3．4．4 计算收敛问题及处理方法

3．4．5 计算参数

3．5 有限元结果分析

3．5．1 方案一9m+9m二级支挡

3．5．2 方案二6m+6m+6m三级支挡

3．5．3 方案三3m+3m+3m+3m+3m+3m六级支挡

3．6 对比分析

3．6．1 位移对比

3．6．2 墙背侧向土压力对比

3．6．3 地基应力对比

3．6．4 结构应力对比

3．6．5 其他对比

3．7 小结

第四章 施工关键技术研究

4．1 施工关键技术要点分析

4．2 倒Y型挡土墙施工

4．3 倒Y型挡土墙预制

4．4 防排水

4．5 现场拼装和安设

4．6 墙背回填

4．7 小结

第五章 高填方条件下支挡结构模型试验设计

5．1 室内缩尺模型设计程序

5．2 模型设计原理

5．3 模型相似判据推导

5．4 模型的参数选取

5．4．1 结构模型尺寸

5．4．2 模型相似判据

5．4．3 回填土相似判据

5．5 模型比例选择

5．6 模型材料选取

5．6．1 填料模型材料

5．6．2 挡土墙模型材料

5．7 试验装置

5．8 模型实验内容

5．9 小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果