【2017年整理】v形谷内挡土墙选择.doc

外文翻译： V形峡谷内挡土墙类型的选择 吴国雄，博士教授，土木与建筑学院重庆交通大学重庆，P.R.中国电子邮箱：WGX_Ph.d@163.com 丁景生土木工程与建筑学院重庆交通大学重庆，P.R.中国电子邮件：djs163.com 摘要 二维（ 2D）数值计算通常是进行确定挡土墙的类型。然而，这种计算方法是不适合对于V形深谷内的挡土墙：该挡土墙同时受到来自上面堤的压力和山谷的两侧的压力，因此传统的二维方法不足以反映其应力 - 变形关系。三维（3D）数值计算是在这里提出来是在V形深谷内选择适当的重力式挡土墙。一个三维有限元重力式挡土墙模型模拟了一个真实的中国项目并对两种类型的挡土墙：线型和弯曲轴线型进行了比较。比较结果表明，与线性墙相比，弧形墙能更好的调整由于地形复杂而产生的压力，并且在最大拉伸应力作用下弧形墙可以设计得较厚，中间和两侧较薄。 关键词： V形谷，重力式挡土墙，三维有限元分析，弧形壁，减少厚度 第一章 引言 在中国三峡的复杂地形特诊决定了一些高速公路必须频繁的跨越V形峡谷。高填路堤，作为山谷中一个共用的道路结构，很容易出现局部的或整体沉降，甚至由于填充材料的巨大重力和水位的波动导致整个边坡失稳。为了提高稳定性，并消除路堤的潜在隐患，路基通常是通过层状护堤构建，并在坡脚通过挡土墙支撑。 二维（2D）数值计算通常是进行确定挡土墙的类型。然而，这种计算方法是不适合对于V形深谷内的挡土墙：该挡土墙同时受到来自上面堤的压力和山谷的两侧的压力，因此传统的二维方法不足以反映其应力 - 变形关系。三维（3D）数值计算是在这里提出来是在V形深谷内选择适当的重力式挡土墙类型。 第二章 挡土墙破坏准则 重力挡土墙通过自身的重力抵抗侧压力来保持平衡。通常来讲，挡土墙有较强的基脚，具有抗滑和抗倾覆的能力和自身强度[1-2]。然而，当土壤压力过大与混凝土回填强度太低时，墙壁会破裂，这可能导致挡土墙的破坏。这种的破坏属于脆性破坏，因此本文采用最大应力准则作为判断重力式挡土墙的破坏的标准。 最大应力准则表明当最大主应力达到材料的单轴拉伸强度时会发生破坏，表达式为： 容许拉伸强度是通过安全系数对材料的极限强度进行折减，表达式为： 实验结果表明上述的破坏理论充分解释了单向、双向、扭转材料失效，因为他们的破坏都发生在最大主应力作用的交叉部分。 第三章 挡土墙轴线的测定 1.项目情况介绍 中国重庆市奉节县的东立交工程从奉节至云阳的高速公路坐落在一个V形深谷中，期中A和D坡道最初设计为高架桥。另一个方案是与蔡沉良隧道开挖连接的45万m3，但是没有合适的地方来堆放从隧道挖出的土。废弃土只能堆入V行峡谷，所以A、C、D坡道只能用土桩构造，其桩身嵌入深达40m。如果土桩是不稳定的，可能构成威胁到A、C、D坡道的安全。与此同时，废弃土堆入山谷干扰了桥墩的建设。如果是桥墩建成后，将隧道的所有挖出的土被倾倒进山谷，再在其上建造坡道很困难，而且对于满足施工进度的要求也已为时已晚。因此，全面的研究和调查进行了之后，最终决定了将A，C和D匝道重新设计成高填充的路堤，从而可有效地利用从隧道开挖废出的弃土，并解决了其他的问题。路堤边坡旁的长江支流梅溪，如图1所示。为了控制涨落水位对堤岸的影响和水对土壤的侵蚀，在坡脚修建挡土墙对路堤进行加强防护。 图1：V形谷 2.三维有限元建模 由于V形谷中的高填路堤的3D效果很明显，三维有限元模型的建立如图2所示。挡土墙是重力型垂直竖向墙壁，墙面的坡比为4:1，顶部标高为178米，高度为38米，如图3所示。挡土墙混凝土等级为C25，计算参数列于表一。 图2：三维有限元模型 图3：挡土墙横断面 表一：材料参数 重度 KN/m3 凝聚力 KPa 内摩擦角 ° 泊松比 弹性系数 基 岩 26.5 42 38 0.30 2100 挡土墙 25.0 — — 0.14 28500 填充材料 21.8 16.2 35 0.01 38 3.挡土墙轴线的确定 运用有限元软件ANSYS10.0进行数值计算。有限元网格有19,816个元素，如图4所示。边界条件是：底部固定有没有横向位移，并且只考虑重力荷载。运用了