05.浅谈加筋土工程设计与应用

浅谈加筋土工程设计与应用

孙庆东　谢　涛

(沈阳市政设计院,沈阳　110015)

　　摘　要　加筋土是一种在土中加入加筋材料而形成的复合土。它利用加筋与土之间的磨擦作

用,改善土体的变形条件和提高土体的工程性质,从而达到稳定土体的目的。该文从对加筋土工程的应用角度着手,对其设计情况做出一些具体要求,为加筋土工程设计和推广提供参考。　　关键词　加筋土　填料　稳定性1　加筋土工程概述

侧向位移,就能提高堤坝的抗滑稳定性,并且还能增加填筑高度,减少占地面积,节约土方量。经这样处理后的堤坝,下沉趋于均匀,防止堤面开裂。这样就解决了软土地基压实的问题。改变软基的破坏形式,达到提高承载力目的。

(2)桥头跳车处理

桥头跳车是公路及市政工程施工中常见的质量通病,为了减少桥头跳车的现象,人们采用了许多办法来解决,但效果不理想。近年来,人们采用加筋土技术来处理桥头跳车,取得了很好的效果。其方式主要有二种:用筋材加固台背填料和加筋土桥台。前一种方式利用筋材的抗拨作用改变土体的受力状态,减少路基顶面的沉降,减少桥台错台;后一种形式则克服了刚性桥台与台背填料刚度相差过大的缺点,使得它们的性能基本相同,在荷载作用下,变形协调一致,从而达到减少桥头跳车的作用。

(3)加筋土挡墙

它可替代混凝土重力式挡墙,其最大优点是对地基的要求比重力式挡墙要低,抗震性较好,除了软弱地基和滑坡地带,加筋土挡墙的基础一般不需要做专门处理,这是加筋土挡墙与其它重力式挡墙相比的另一个显著特点。由于加筋土挡墙中的加筋可以用来平衡土压力,有效地提高土体的抗压强度,改变其破坏模式,就可以加大坡度,达到节约空间,或减少土方量,节约占地的目的,从而降低工程造价。3　加筋土设计要求

土体能承受较大的抗压强度,但抗剪强度相对较低,由于这个原因,当土体受压时,其破坏与否与土的侧向变形大小有关,允许的侧向变形愈小,它能承受的压力将愈高,所以要提高土的承受能力,就应该设法减少其侧向变形。加筋土正是利用了这一原理,在土体中的一定部位铺设一定方向的加筋材料,当土被压实后,土与加筋材料就密切结合成复合体即加筋土。当在加筋土的表面施加荷载时,由于加筋材料与周围土之间较大的摩阻力了土的侧向变形,相当于在土体侧面上施加了约束力。因而从上面的原理可知,这种复合土体的承压能力就会得到很大的提高,从而满足工程要求。

从以上的加筋原理可知,加筋在于最大限度地受压土体的侧向变形,而要靠土体中的筋材与周围土的磨擦作用。为此,要求筋材与土之间应结合好,即两者之间应有较好的磨擦力的作用;加筋材料的应具备较高的强度和较低的蠕变性,因为,蠕变将使筋材承受拉力的能力不断下降;此外,筋材还应具备良好的抗腐蚀性和易加工性。因此,在目前的加筋材料中,复合材料用得比较普遍。2　加筋土的应用

随着科学技术的发展,加筋土技术在公路及市政工程中应用越来越广泛,主要用于软土地基加固、支挡结构、桥头跳车等方面中。

(1)软土地基加固

软土地基上建堤坝的困难在于土的抗剪强度低,承载力不足,压缩性过高,传统的方法是放慢施工速度和采用分期施工的方法,这样工期加长,费用增加,并且填筑的高度也受到。但若是填筑之前,在堤身底部和两侧铺设加筋材料,地基土的

加筋土工程设计应根据工程的使用性质、特点和发展的需要,按照安全、适用、经济、美观的要求和因地制宜、合理取材、有利施工、便于维护的原则进行设计,设计应保证结构的稳定和安全,保证各部分强度和耐久性的要求,进而保证加筋体的整体强度,

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第26卷第3期　　　　　　　孙庆东　谢　涛:浅谈加筋土工程设计与应用下面对几种情况的设计分别做介绍。(1)软土地基加固①筋材的布置

采用平铺土工筋材是软弱地基加固的一种常见的方法,使用时将它水平铺放在软基面上,两端包折,如果土很软,可以先铺层薄砂,再铺加筋材,如果需要多层加筋材料时,每两层间应铺一定厚度的填料(优先选用透水性材料)。

②稳定性验算

试算求得土坡的最小安全系数F1如下:　　F1=Mr/M0

式中:Mr、M0分别为土坡滑动部分的总抗滑力矩和总滑动力矩。

当算得的安全系数F1小于规定的F2时,则需要靠加筋材料的抗拉力T来帮助,T值的大小由计算得出,由FS=F2-F1来确定。T值可以从下式反算得到:

βFS=F2-F1=(Tcos/FS)/M0β、M0都是知值,FS是加筋材料要求式中的F2、F1、

的安全系数(不小于2.5)。注意:由上式求得T是为提高安全系数要求的材料拉力,还应该校核它是否符合下式:

　　T≤Ta

式中:Ta是加筋材料的允许抗拉强度,kN/m

若T≤Ta不满足,则加筋材会被拉断失效。超过时可以更换强度更高的筋材,或者采用多层加筋材,设筋材层数为n则n由下式确定:

　　n=T/Ta(2)加筋土挡墙

加筋土挡墙通常由填料、拉筋材料及墙面板三部分组成,填料一般采用易压实,与拉筋材料间有足够的磨擦力,并且分满足化学和电化学标准,对浸水工程要求水稳定性好,工程中对于不满足上述要求的填料通过适当的工程措施或结构上采取相应的技术措施后采用。拉筋材料通常采用钢塑复合拉筋带。墙面板大多为预制混凝土整体或板块,具有防护和装饰的作用。

①内部稳定性验算a、加筋材的拉力

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加筋材料拉力计算是比较复杂的,关键是确定

土压力计算系数,工程上采用的是基本符合实际而又比较简单的处理方法,根据资料分析,在加筋土墙顶层K1与静止土压力相同,达到一定深度后基本与主动土压力系数K0相同,所以加筋土第i层一个结点加筋材料所受拉力按下式计算:　　Ti=Ki2WiSxSy式中Ki为土压力系数、SxSy为结点的水平及竖向间距、Wi为法向压力,如果所求拉力Ti大于加筋带的设计拉力Ta,需考虑采用多根加筋材料,所需的加筋根数如下:

　　n=Ti/Tab、加筋材的长度

加筋材的全长度由两部分组成,位于主动区的长度L1i和位于稳定区的长度L2i,所以加筋材的全长为:

L=L1i+L2i+(0.3-0.5)m

由于各层拉筋带都有一个长度,为了施工方便,通常采用一种或两种的长度作为挡土墙所需拉筋带的长度。

C、加筋材的抗拨验算

抗拨验算要求作用在有效长度上的拉筋磨擦阻力Fi大于拉筋的拉力Ti即:　　Fi≥Kf　Ti式中Kf为规定的抗拨安全系数

②外部稳定性验算外部稳定性计算包括到整个墙体沿其底面的抗平面滑动稳定性、抗深层圆弧滑动稳定性、抗绕墙趾转动的倾覆稳定性、地基承载力验算和沉降计算。总的说来,这些计算内容和计算方法与重力式挡墙一样或相近,只要以上各项安全系数都达到规定的数值,就符合稳定性的要求。4　结语

加筋土技术在各项工程建设中的应用越来越广泛,许多研究成果证明了加筋土在工程中的应用具有很大的经济效益,有关部门也制定了相关的技术规范,但在加筋土工程力学性质和技术指导确定等方面还不完善,缺少系统的应用操作规程,从而了加筋土工程的推广应用。因此有必要开展加筋土在工程应用中的计算理论和计算方法以及技术规范方面的研究,从而使加筋土工程更好的发挥其优势。

ReinforcedEarthEngineeringDesignandApplication

Abstract　Fromtheaspectofreinforcedearthehgineeringapplication,thepaperpresentedsomedetaileddemandsofdesignasrefercnceforotherreinforcedearthengineeringdesigns.

Keyword　reinforced　earth　filler　stability

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