1、长春市城郊低层高密度建筑施工中绿色挡土景观墙设计 周慧 长春光华学院视觉艺术设计学院 摘 要： 提出对长春市城郊低层高密度建筑施工中的绿色挡土墙进行设计。首先, 将新型绿化挡土墙的基础构造、受力荷载等方面与传统挡土墙实行比较分析, 利用新型计算模式, 设定不考虑地表均布荷载的条件下, 根据填土重量生成恒载土压力, 运用库伦主动土压力进行计算并引入增大系数, 使土压力分布形成折线型。其次, 以长春市某建筑工程的挡土墙为现场实验, 对加筋挡土墙进行受力测试。实验结果表明:绿化挡土墙在施工及完工后, 墙内拉筋受力范围小于总断裂拉力, 拉筋受外力时呈线性变化, 土压力呈现近似抛物型变化, 证明了新型挡
2、土墙计算模型设计可行性较高。关键词： 低层高密度建筑; 新型挡土墙; 建筑工程; 土压力; 作者简介：周慧 (1978-) , 女, 吉林通化人, 硕士研究生, 副教授, 研究方向:环境设计方向。收稿日期：2016-12-20Design of Green Retaining Wall for Low Density Construction in Suburbs of ChangchunZhou Hui Institute of Visual Art Design, Changchun Guanghua University; Abstract： In this paper, the des
3、ign of the green retaining wall in the construction of the low density building in the suburbs of Changchun city is put forward. First of all, the new green retaining wall foundation with traditional structure, integrity, load and comparative analysis of implementation of the retaining wall, using a
4、 new computing mode, set without considering surface uniform load conditions, according to the filling weight generation constant load earth pressure is calculated and introduced by Kulun increase coefficient of active earth pressure. The earth pressure distribution form broken line.Secondly, taking
5、 the retaining wall of a construction project in Changchun as field experiment, the stress test of reinforced retaining wall is carried out. The experimental results show that the greening of retaining wall in construction and after completion, the wall stress range is less than the total internal d
6、rawing rib fracture force, linear change presents the reinforcement force, soil pressure is approximate parabola, the experiment proves that the new calculation model of retaining wall design is feasible with high.Keyword： low rise building; new retaining wall; construction work; earth pressure; Rec
7、eived： 2016-12-20新型绿化挡土墙是加筋式挡土墙中的一类, 利用填充柔性材料方式并添加拉杆式技术, 构成自承重类挡土墙类型。而且该类挡土墙还可以在其外围种植绿化植物, 从而达到美化环境的效果1-4。目前对挡土墙类型的归类方法较多, 常用的归类方法是根据结构形式进行分类。主要常见形式有:重力式、卸荷板式等形式结构不同的挡土墙。在文献5中提到了重力式挡土墙, 该类型挡土墙可构建两种类型, 即折线型和直线型, 但由于重力式挡土墙自身重力较大, 只能靠自重保持墙体稳定, 因此它对工程中地基承载力要求较高。文献6指出卸荷板式挡土墙为重力式挡土墙的一类改进形式, 在墙背上装置卸荷板, 在地基
8、可承受外力范围内, 将卸荷板上方的重量作为墙体部分重量, 虽然可以解决重力问题, 但同时会提高工程量。为有效建造长春市城郊低层高密度建筑施工中的绿化挡土墙, 首先, 将新型绿化挡土墙的基础形式构造及受外力荷载等方面的性能与传统挡土墙进行对比分析, 通过设计新型计算模型在一定假定条件下, 按照填充材料生成一定衡量土压力, 采用主动土压力计算方式同时引进增大系数, 使其构成折线型压力分布方式。然后, 利用上述设计方式, 以长春某处为现场施工地点进行测试实验;实验表明:加筋式新型绿色挡土墙受外力荷载时, 经过钢筋作用其受力总小于钢筋总断裂拉力, 因此设计的新型挡土墙可靠性较强的挡土墙7-10。1 绿
9、色挡土景观墙土压力计算模型1.1 新型挡土墙与传统挡土墙的性能分析新型绿色挡土墙的施工利用加筋技术, 同时添加复合纤维和建筑垃圾等材料作为填充材料, 采用以上材料是使建筑垃圾等资源得到重新利用避免造成浪费, 同时也可以节省施工成本, 达到环保的目的。新型挡土墙是一类柔性自承重结构的挡土墙, 主要技术为加筋技术, 使柔性材料和拉杆得到充分结合, 同时集绿化植物为一体。组成部分为建筑施工中的垃圾、纤维绳和复合纤维材料。土墙中的填充材料与拉筋间产生摩擦力, 在土体受到外力发生形变时, 拉筋受力产生响应, 受力作用是通过拉筋确保土墙内部性能稳定, 其内部复合纤维网也对土墙形变起到稳定作用。该挡土墙体类
10、似重力式挡土墙, 另外在墙体表面种植植物也可增加土墙自重, 能够使整体结构变得更加稳定。具体新型挡土墙与传统挡土墙在基础结构、受力荷载方面的差异性如表 1 所示。表 1 新型挡土墙与传统挡土墙的性能差异 Table 1 PAerformance difference between new retaining wall and traditional retaining wall 下载原表 1.2 绿色挡土墙土压力计算模型墙体土压力求解计算时, 需将墙体自身、填充材料和地基间的相应关系进行分析, 对土压力的影响因素还包括墙体高度, 材料性质及墙体位移等。为使新型绿色挡土墙设计结构安全稳定, 土
11、压力计算不复杂, 假设在设计新型挡土墙时, 不将地表均布荷载力作为考量条件, 按照填料重量而产生的荷载土压力并根据库伦主动土压力计算方法求解计算, 同时引进增大系数 , 具体公式可作如下表述:式中:恒定荷载土压力水平分力由 EH表示;填料容重由 表示;土层高度由 hi表示;主动土压力系数由 Ka表示;绿色挡土墙宽度由 B 表示;土压力增大系数由 , 经验取值为 1.101.30。假设该墙的土压力值运用库伦土压力来求解, 应力为折线型, 其水平土压强度可描述为:式中:距离墙体顶部 hi处的土压强度由 H表示;m 表示常数;挡土墙高度由 H 表示。2 实验与结果分析为了分析新型绿化挡土墙体内钢筋的
12、受力和土压力的分布特性, 验证文中设计的挡土墙计算模型, 现设定以长春某处新型挡土墙施工现场为实验样点, 进行现场测试。2.1 施工情况选定长春市某处城郊低层高密度建筑现场, 距离建筑群中间设定隔离带进行绿色挡土墙的施工。设计挡土墙高度为 4.5 m, 地基深度为 0.8m, 墙体可分层施工且每层厚度为 0.5 m, 墙体内钢筋水平配置距离为 0.10.25 m, 纵向距离为0.4m。具体挡土墙体内材料性能参数如表 2 所示。表 2 墙体内材料性能参数 Table 2 Performance parameters of wall materials 下载原表 2.2 实验方案设计为了对设计的新
13、型挡土墙体内的钢筋受力情况和土压力变化情况进行有效分析, 可先对墙体内钢筋进行拉力实验, 土压力变化值可根据钢筋变化情况进行推算。(1) 实验器材实验测定力变化值的仪器为振弦式钢筋测试计 (9 个) ;数据监测仪器为 XS-150型数据读取计 (1 台) 。(2) 实验器材布置及实验过程实验运用每三排为一层, 两次平行实验形式取均值, 设置每排一个监测点, 共3 层, 9 个钢筋测试计。9 个测试计的编号为 AI, 由于挡土墙的前后面为网状柔性材料, 因此在测试点纵向前后布置 55 的钢管, 钢管为对称布置。为准确测定墙体内的钢筋拉力, 其受力过程的监测要贯穿始终, 在挡土墙工程结束后的一段期
14、间内需再次进行定期监测。为有效测量钢筋应力变化值, 利用钢钩焊接于连接杆的上下两端, 将焊接完的钢钩安装在应力计上并设置在测试点处, 不破坏纤维网的前提下, 使应力计导线置于墙体外部, 以便测量数据。钢筋测力仪根据以下公式对钢筋受力进行计算:式中:待测钢筋所受外力由 P 表示;测力计灵敏度系数由 K 表示;测力计初始频率由 f0表示;测力计工作频率由 fi表示。2.3 实验数据结果分析实验测试点共 9 个, 将墙体分为 3 层, 每层 1 个测试点, 每个监测点监测次数为 4 次。具体墙体内钢筋应力数据如表 35 所示。根据式 (3) 及表 3 可计算获知钢筋拉力结果, 具体钢筋受力情况如图
15、13 所示。从图 13 能够看出, 挡土墙体内钢筋拉力已经处于稳定状态, 以上三层钢筋的拉力均不大于 0.6k N, 仅占抗拉强度的 1/7, 因此对于挡土墙内部钢筋拉力的使用率不高;再观察图 2, 二层钢筋随时间变化情况图能够看出, 在图中钢筋受力有突然增长的趋势, 主要是由于该墙体外围部位可能受到外力荷载较大, 导致钢筋受力不均匀, 因此出现拉力突然增长的情况;图 3 则是三层钢筋随时间变化情况图, 在荷载开始卸载前, 钢筋的受力状态就比较稳定, 说明墙体内测试钢筋已经达到了良好的工作状态, 因此监测获得数据结果可靠性高。综上所述, 在获取钢筋拉力情况下, 利用该拉力数据值计算得出新型挡土
16、墙的土压力值, 可知实验结果与上节提出的计算模型求解结果在允许阈值之内, 因此文中设计的新型绿色挡土墙为可行性高的挡土墙。3 结论挡土墙常用于土木工程中, 其主要作用为防止地基滑动, 确保建筑地基稳固, 因此文中提出设计一种适合长春市城郊低层高密度建筑施工场地的新型绿色挡土墙。首先, 分析传统挡土墙与新型绿色挡土墙在基础结构及受外力荷载等方面的差异性, 采用新型计算模型利用库伦主动土压力计算同时引入增大系数;然后, 将长春某城郊低层高密度建筑施工中的新型绿色挡土墙作为研究对象, 进行现场施工并测试设计是否可靠;实验结果显示, 文中设计新型绿色挡土墙土压力变化情况稳定, 因此该新型挡土墙可靠性强
17、。图 1 一层钢筋随时间变化情况 Fig.1 Changes of tensile force of a layer with time 下载原图表 3 测力计测定一层钢筋应力数据 Table 3 A layer of reinforced stress data measured dynamometer 下载原表 图 2 二层钢筋随时间变化情况 Fig.2 The time variation of two story steel bars 下载原图表 4 测力计测定二层钢筋应力数据 Table 4 Dynamometer determination of two steel stress
18、data layer 下载原表 图 3 3 三层钢筋随时间变化情况 Fig.3 The time variation of three story steel bars 下载原图表 5 测力计测定三层钢筋应力数据 Table 5 Three layers of steel stress measurement data of the dynamometer 下载原表 参考文献1刘茂, 杨红娟, 吕建祥.刚性拉筋加筋土挡土墙内部滑移稳定性探索J.中国地质灾害与防治学报, 2016, 27 (3) :66-71. 2谷任国, 支兵, 孙博玉.拱形挡土墙模型试验及有限元分析J.科学技术与工程, 20
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