“加筋土结构”的概念、定义、翻译、参考文献-科学参考

单词

加筋土结构

释义

【加筋土结构】

拼译：reinforced earth structures

它由填土、成层布设于填土中的带状拉筋和竖直面板3部分组成。其内部存在着墙背土压力、筋带拉力和筋－土之间的摩擦阻力。这些内力互相平衡，稳定了散粒状的填土，保证了结构的内部稳定。同时，这一复合结构还能抵抗结构后方填土产生的侧压力，即满足加筋土结构的外部稳定。加筋土体的工作机理、内力大小及其分布，以及变形特征等，显然有别于无筋填土或传统的支挡结构，因此成了各国应用、试验和研究的热点课题。与传统的支挡结构相比，它具有良好的社会、经济效益。

加筋土技术的应用可以追溯到公元前约200年，当时中国人就曾用粘土和卵石的混合物作为填料，以抑条为加筋材料，修筑了古长城部分墙段。英国C．W．Plasley作了袋装材料水平铺设的模型试验，发现墙体的稳定性提高了12%，其试验成果于1822年被应用于军事工程。而现代加筋土结构的形成，是法国H．Vidal的贡献，他在三轴试验中发现，掺有纤维材料的土体的抗剪强度可提高好几倍。于是在1963年首次提出了加筋土的概念，并于1965年在法国普拉涅尔地区建成第1座加筋土挡墙。1968～1969年沿着法、意边界修建了一批加筋土工程。后以欧美为中心，加筋土技术相继在许多国家展开了研究和应用。

美国的首座加筋土挡墙于1972年建成，有效地稳定了南加州一座陡峻的滑坡。同年，日本在中央高速公路上首次应用加筋技术。英国的第1座加筋土挡墙也于1973年建成，中国也于1979年初建成了1座贮煤场加筋挡墙。可以说，70年代是加筋土技术在世界范围的传播、发展阶段。相应的试验、研究工作也同时进行。法国F．Schlosser(1972)和I．Juran(1978)等通过原型试验发现，筋带拉力沿筋长方向并非均匀分布，最大拉力点不在与挡墙板的连结处，而是接近于筋带中部位置，并与墙后复合填料的潜在破裂面几乎重合，而裂面的形态与通常的库仑裂面很不相同。在墙体的上部，裂面是垂直的，与墙顶的交点距墙面约0．3H(H为墙高)；裂面的下部则逐渐接近墙面。关于墙背土压力的计算，早期多借用库仑或兰金主动土压理论。美国K．L．Lee通过模型试验，对这类计算方法提出怀疑。F．Schlosser(1978)根据美、法、英、日和南非等国的7座加筋土结构的实测资料，绘制了实测侧压力数Ki与主动土压力系数Ka的比值随墙高的变化曲线，发现筋－土复合填料对墙背的侧压系数Ki不是一个常数，而是在墙顶位置有最大值，自墙顶至下方6m处线性减小，6m及其以下接近于Ka。D．P．Mckittrick(1978)以此为依据。提出了侧压力系数随挡墙高度的变化曲线和计算方法。筋带拉力的计算是分析加筋土结构内部稳定性的一项重要内容。70年代出现的多家计算理论可以归纳为两大类，即整体结构理论(复合材料)和锚固结构理论。与其相应的计算方法有正应力分布法(F．Schlosser和H．Vidal，1972；J．B．Kennedy等，1980)、能量法(M．A．Osman和J．W．Finlay，1977)、朗金法和库仑合力法(F．Schlosser和H．Vidal，1967)以及库仑力矩法(K．L．Lee等，1973)等。70年代后期，美国开始了加筋土结构的有限元分析(M．Al-Hussaini和L．D．Johnson，1977)，M．D．Bolton等(1978)开展了对加筋土挡墙的离心模拟研究。1978年和1979年先后在美、澳和法国召开了加筋土技术的国际性研讨会，加筋土工程协会(ARSE)和国际间的合作研究机构相继成立。法、英、美、日、德等国先后制定了有关加筋土工程的规程、条例或手册。

80年代的研究，除了进一步探讨加筋土结构的基本性状、完善设计计算理论之外，许多国家还在拓宽填料、筋材的使用和应用领域的范围方面做了大量工作。美国J．K．Mitchell等的“加筋土坡和路堤”研究报告于1987年完成。R．D．Holtz和R．A．Jewell等开展的用土工聚合物稳定路堤，处理软弱地基方面的研究也取得了重要成果。同时，美、法合作，利用离心机进行模拟试验，以了解不同的筋材、面板刚度、地基土的性质，以及超载和填料对加筋土结构内部稳定性的影响。利用有限元法对加筋土结构的设计和试验成果进行数值分析，仍然是重要课题之一。80年代，也是中国试验，研究、应用和发展加筋土技术的重要时期，随后相继建成各类加筋土工程300余座。使用的填料包括砂类土、碎卵石、粘性土、杂填土、膨胀土、风化页岩、粉煤灰等各种土类，突破了一些国家规范中关于填料必须为“摩擦性的透水性土料”的规定。筋带材料除了镀锌钢带、铝合金外，还发展了废钢片、竹筋、钢筋混凝土拉筋、钢筋、土工织物和聚丙烯土工带等(其中80%以上为聚合物筋带)。1982、1986、1990年先后举行3次全国加筋土技术经验交流会，在应用领域的扩大和设计理论的研究等方面都取得了突破性进展。

目前，加筋土技术被广泛应用于支挡结构(如挡墙、桥台、港口岸墙和地下结构)和土体的稳定体系(如路堤、坝体、边坡稳定和地基加固等)。在90年代，它仍将是土木工程领域研究、试验、发展、应用的重要技术之一。近期的研究将集中在如下几个方面：(1)完善设计计算理论，进一步拓宽应用范围，并研究与其他加固技术的配合使用，(2)将加筋土体看成质“复合材料”，用有限元法和弹塑性理论进行分析；(3)继续进行加筋带使用寿命的研究，尤其是提高聚合物筋材的强度和变形模量并解决防腐、防老化问题；(4)加筋土体变形的影响因素和计算方法；(5)外荷在加筋体内的扩散及其对加筋土体内部稳定性的影响，和加筋地基承载力计算等。

【参考文献】：

1 Vidal H．Annales de 1’Institiit Technique du Batiment et des Travaux Publics，1966，19(223～224)∶888～938

2 Al-Haussaini，Johnson L D．Soils and Pavements Design Laboratory，Vicksburg，1977

3 Juran I，Schlosser F．Symposium on Earth Reinforcement，Pittsburgh：ASCE，1978．528～555

4 Bolton M D，et al．Symposium on Earth Reinforcement，Pittsburgh：ASCE，1978，252～282．

5 Mckittrik D P．Symposium on Soil Reinforcing and Stabilizing Techniques，Australia，Sponsored by the New South Wales lnstitute of Technology，1978

6 Mitchell J К，et al．Reinforcement of Earth slopes and Embankments，TRB，1987，5～8

7 Mcgown A，et al．Performance of Reimforced Soil Structures，London，Thomas Telford，1991，1～77

(长沙铁道学院博士生导师王永和撰；华祖焜审)

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