冲刷损伤混凝土挡墙性能试验研究.pdf

李嘉杰等 ： 冲刷损伤混凝土挡墙性能试验研究 D OI ： 1 0 1 3 9 0 5 j c n k i d w j z 2 0 1 5 0 7 0 4 1 冲刷 损伤 混凝土挡墙性能试验研究 李嘉杰 ， 周家朋 ， 武可爽。 ， 郑雄兵 ， 周寅峰 ( 1 浙江大学建筑工程学院 。 杭州3 1 0 0 5 8； 2 丽水市 3 3 0国道莲都段改建工程指挥部 。 浙江丽水3 2 3 3 0 0 3 浙江省交工集团第三交通工程有限公司 。 杭州3 1 0 0 1 3； 4 浙江省交通规划设计研究院 ， 杭州3 1 0 0 0 6) 【 摘要】 通过模型试验测试了片石混凝土挡墙经历不同状况冲刷损伤后的力学性能， 讨论了冲刷深度与 冲刷位置对片石混凝土挡墙刚度与承载能力的影响规律。试验研究结果表明冲刷深度是影响片石挡土墙服役性 能的主要影响参数， 冲刷深度越大， 挡墙的刚度与承载能力下降越大； 冲刷位置越接近底部 ， 对挡墙服役性能的影 响越大， 但影响程度不如冲刷深度明显； 片石挡土墙的破坏形态均为墙背与底座交界处 因应力集中现象导致的开 裂 ， 为脆性破坏， 与冲刷深度和冲刷位置无关。 【 关键词】 片石混凝土； 挡土墙； 冲刷 ； 服役性能 【 中图分类号】 T U 4 7 6 4 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 5 ) 0 7 0 1 1 1 0 3 0 引盲 片石混凝土挡墙作为一种常见的水工结构， 因其 技术简单， 施工方便 ， 被广泛地应用于边坡、 公路、 水 利 、 水 电等工程建设 中。对 于重力 式挡 土墙 目前 国内 外的研究主要集 中在其破坏机理及抗滑移与抗倾覆 等稳定性指标方 面 。然而片石混凝 土在长期 的流 水作用下， 易发生侵蚀破坏， 而基础常建于岩基上 ， 且 有覆土保护 ， 因此墙体与基础相比更容易受到流水的 冲刷侵蚀， 但是墙体被侵蚀后的挡墙性能的研究 目前 国内还比较少。因此 ， 本文将针对受流水冲刷 的片石 混凝土挡墙结构的力学性能进行试验研究， 探讨冲刷 深度与冲刷位置对片石混凝土挡墙工作性能的影响， 观察不同侵蚀状况下片石混凝土挡墙破坏失效 的形 态， 为片石混凝土挡墙设计与受损评估提供参考。 1 试验概 况 1 1 试件设计 本试验以某国道改建工程作为对象， 该工程一侧 傍 山， 一侧 临水 ， 临水 侧采 用衡重 式路 肩挡 土墙结 构 ， 其中挡墙高度大于 1 0 m时采用 C 2 0片石混凝土浇筑， 基础 嵌入 基 岩 ， 在 水流 高速 冲刷 之下 ， 片 石挡 土墙 墙 身会发生冲刷损伤 ， 因此本研究对不同冲刷深度与冲 刷位置的片石混凝土挡土墙进行单调加载试验， 来探 索冲刷损 伤对 片 石挡 土 墙服 役 性能 的影 响 规律 。试 验的主要控制参数为 冲刷深度和冲刷位置。本试验 试 件采用 C 2 0混凝 土现场浇筑 ， 片石掺量 不超过试 件 总体积的 2 5 ， 片石抗压强度大于 4 0 M P a ， 最小尺寸 大于 7 e ra， 最大尺寸小 于所在位 置最 大尺寸 的 1 3 ， 人 工 摆放 ， 片石之间 间距不小 于 7 c m， 与模版距 离不小 于 1 0 c m， 分层浇筑 ， 每层 2 0 c m。冲刷深度分为三个等级 ， 分别为 5 、 1 0 、 1 5 c m， 分别对应表层混凝土剥落， 表层片 石剥落， 墙体 内部片石剥落三种不 同程度的侵蚀情 况； 冲刷高度也分三个等级， 距底面高度分别为 2 4 0 、 3 4 0 、 4 4 0 c m， 冲刷深度均为 1 0 c m； 冲刷处用泡沫填充 ， 浇筑成型后把泡沫挖掉 ， 从而模拟冲刷效果。加上作 为对比基准的完整试件 ， 共设计 6个试件。考虑试验 设备、 场地等原因， 采用缩尺模型， 试件与实际结构 比 例为 1 ： 8。试件尺寸见图 1 ； 各试件编号与设计参数 见表 1 。 侧视图 图 1 试件设计 表 1 试件设计参数 1 2加载装置 本试验将采用美 国 MT S公司生产的拟动力结构 试验系统 ， 其 中 2 5 t 的作动 器能 提供 满足 本试验 要求 的水 平荷载 。加 载头将 通 过一 根荷 载 分配 梁与 试 件 连接 ， 实现近似均布荷 载。试 件通 过地 锚螺栓 与场地 底板牢固连接， 试件约束状况接近刚接。 1 3 加载制度