2015年旭域杯加筋土挡墙设计大赛参赛作品设计方案..docxVIP

第二届全国大学生加筋土挡墙设计大赛（旭域杯）参赛作品设计方案参赛学校： 组 长： 电 话： 电子邮件： 组 员： 组 员： 指导教师： 电 话： 二〇一四年 月 日第二届全国大学生加筋土挡墙设计大赛（旭域杯）参赛作品设计方案参赛学校及院系姓名性别身份年级专业联系电话E-mail设计思路： 1 计算策略1.1整体设计思路如下：根据应力分布情况在挡墙上预设布筋位置加筋土土挡墙的工作原理即利用筋条上的摩擦力与挡墙面上的土压力平衡来使挡墙发挥挡土的作用。而土体与筋条间的摩擦力与筋条所处土体位置的竖向应力有关，由此安排如下流程图所示的设计流程：绘制应力分布图或曲线计算沙土体竖向应力、挡墙侧应力实验并修改方案筋条强度验算计算筋条长度预设基本参数1.2主要的前提假设：本计算书所引用的土压力理论和计算式大多建立在弹性半空间的前提下。考虑到比赛规则中说明挡墙发生明显变形时即结束比赛，且土体填料为干燥的洁净中粗砂，可近似将土体视为弹性体。1.3以Matlab、Visual Basic作为辅助计算工具：通过在土体中与墙面上设置多组应力计算点，在Visual Basic中为各类应力解析式编程，并用Matlab软件的插值拟合函数拟合应力分布情况，可以获取更符合实际情况的应力分布函数以及相应的分布图像。计算点分布如图2所示：图1 整体示意图图2 计算点布置图2.应力计算2.1 竖向应力计算竖向应力由填土自重、竖向附加荷载产生的竖向应力、水平附加荷载产生的竖向应力组成。其中附加荷载产生的竖向应力计算式引自教材[1]。作出应力解析式后用Visual Basic编程，以备配筋计算。 土体中竖向应力通过下式计算：式中 —加载后土体中总竖向应力； —填土产生的竖向应力； —竖向附加荷载产生的竖向应力； —水平附加荷载产生的竖向应力； —均布竖向矩形荷载角点下的竖向附加应力系数[1]； —均布水平矩形荷载角点下的竖向附加应力系数[1]。2.2 侧应力计算侧压力等于填土作用在挡墙上的主动土压力、竖向附加荷载作用在挡墙上的主动土压力、水平附加荷载作用在挡墙上的压力这三部分之和。比赛中的挡墙满足朗肯土压力理论条件，故主动土压力可通过朗肯土压力理论计算。而水平附加荷载作用在挡墙上的压力则根据明德林公式积分所得的解析表达式来计算[2]。作出应力解析式后用Visual Basic编程，以备配筋计算。挡墙面上的侧应力通过下式计算：式中 —加载后挡墙面上总侧应力； —填土作用在挡墙上的主动土压力强度； —竖向附加荷载作用在挡墙上的主动土压力强度； —水平附加荷载作用在挡墙上的压力强度； —竖向附加荷载在土体任意深度中产生的竖向应力； —主动土压力系数； —均布水平矩形荷载作用在挡墙上的压力强度计算式[2]。 —填土泊松比2.3 滑动面位置 根据朗肯土压力理论初步确定滑动面位置。主动朗肯状态下的剪切破坏面角度等于。3.配筋计算3.1 根据侧应力分布情况为挡墙面分层，分别计算各层面间的侧压力与压力分布形心。根据形心所在深度设置筋条布置深度，并观察侧应力分布曲面图初步确定拉筋在挡墙面上的 布置位置。3.2 用前面所准备的竖向应力计算程序导出土中各应力计算点于筋条布置所在深度的竖向应力值，然后用Matlab软件拟合各深度下的竖向应力分布函数和相应图像。3.3 设筋条宽度为1.5cm。通过筋条的受力平衡分析，可以用下列等式来计算各层面纸筋的锚固长度。参考文献材料[3]得知筋条在土体里的最大拉力在主动区和锚固区的交界处而非筋条与 挡墙的连接处，因此在前引入一个大于1的比例系数。而用于调整该层面不同位置拉筋所承担该层面锚固力的比例，故是小于1的。式中 –筋条与沙土间的摩擦系数，取=0.5； —筋条所在y轴坐标值； —筋条在土体主动区的长度； —筋条在土体锚固区的长度； —该层面竖向应力拟合函数； —单根拉筋承担该层面锚固力比例系数； —纸筋上最大拉力与挡墙拉力比例系数； —该层面侧压力值。4.纸筋强度验算 通过实验测得100g牛皮纸的抗拉强度，并将上面计算得的每根纸筋进行强度验算。5.实验并改进方案根据比赛规则所给材料和拉筋配置计算结果进行实验。按照比赛规则进行加荷直至挡墙破坏。实验中注意以下几个观察点：A挡墙破坏形式、破坏层高度；B纸筋拉断面位置；C填土滑动面形状；D填土与土工格栅接触层变形情况等。根据实验情况对计算书再进行修改。二、设计图及设计说明： 图3 纸筋配置示意图说明：左图为挡墙面板，表示纸筋布置位置；右图为沙箱右视图，表示纸筋长度；每条纸筋宽度为1.5cm；考虑到纸筋与面板的连接长度1.5cm/条，所需纸筋总量为1057。在规则允许的前提下，本小组选择将挡墙面板布置纸筋的位置划开一条