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极限平衡理论分析

时间:2022-10-21 百科知识 版权反馈
【摘要】:下面将基于极限平衡理论对格栅加筋后的填土主动土压力进行分析。蒋楚生[5]假定破坏时加筋体全部达到断裂抗拉强度,根据极限平衡理论推导了路堤支挡结构的土压力计算公式,但是未考虑加筋体的破坏模式不同,加筋体实际发挥的抗拉力也不同。根据正弦定律可得为节省材料,应尽量发挥土工材料的抗拉强度,使筋材的破坏模式均为拉伸断裂破坏,必须保障加筋体有足够的锚固长度。

2.2 极限平衡理论分析

下面将基于极限平衡理论对格栅加筋后的填土主动土压力进行分析。蒋楚生[5]假定破坏时加筋体全部达到断裂抗拉强度,根据极限平衡理论推导了路堤支挡结构的土压力计算公式,但是未考虑加筋体的破坏模式不同,加筋体实际发挥的抗拉力也不同。本文将结合上文中关于加筋土的破坏模式分析推导加筋土的主动土压力。如图4(a)所示,1-2为墙背,2-3为主动破裂面,Xi为第i层土工格栅可以减小的水平力

Xi=Max(Fi,Ti)                   (3)

式中,Fi、Ti分别为第i层土工格栅处单位宽度的抗拔力和极限抗拉力,见式(1)、式(2)。图4(b)为挡墙的受力多边形图,W为滑裂体123的重力,W=γH2tanθ/2,R为破裂面上的反力,Ea为主动土压力,图中ED段即为土工格栅加筋减小的水平力作用。根据正弦定律可得

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图4 土工格栅加筋重力式挡墙

由此可见,E为破裂角θ的函数,Ea为E的最小值,由img648=0可求得

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将φ、δ值代入式(5),即可求得破裂角,再代入式(4)即求得主动土压力值。

为节省材料,应尽量发挥土工材料的抗拉强度,使筋材的破坏模式均为拉伸断裂破坏,必须保障加筋体有足够的锚固长度。锚固长度可根据式(6)初步估算

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式中,γ为填料容重;hi为第i层格栅的埋设深度;Tult为格栅极限抗拉强度;Fm为锚固安全系数,对无黏性土取Fm=1.5,黏性土取2.0。f为土与土工格栅的界面摩擦系数。

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