一种装配式挡土墙减震耗能结构

技术领域

本发明属于边坡支挡结构抗震技术领域，尤其涉及一种挡土墙减震吸能结构。

背景技术

支挡结构是保证山区边坡和工程建设及运营安全的稳定性的重要手段。在众多支挡结构形式中，挡土墙因其取材方便、施工简便，成为我国山区中广泛应用的边坡治理手段。挡土墙一般采用浆砌片石砌筑、有时也采用混凝土浇筑，其稳定性主要靠墙身自重来维持。

我国位于世界两大地震带之间，地震频发。近年来发生的数次大地震，对震区支挡结构造成大量破坏。其中挡土墙在地震的作用下会发生滑移、倾覆等破坏现象。现有研究表明，在地震作用下墙后土体和墙身产生相对位移，从而产生动土压力。传统的挡土墙刚性大，对于墙后土体限制过强，造成墙厚土压力过大。此外，墙后填土及墙身对地震动具有放大效应，且放大效应随墙身增高而非线性增大。因而在地震作用下，挡土墙的稳定性降低，造成挡土墙的破坏。为了保证地震作用下结构的稳定性，在结构关键部分安装减震吸能结构是常用的手段。然而，这中手段在上部建筑和地下结构中应用较多，在挡土墙等支挡结构中应用较少。因此，需要根据挡土墙的结构特点设计一种减震耗能结构，以保障其在地震作用下的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于挡土墙结构的装配式减震吸能机构，以解决背景技术中提出的问题。

一种装配式挡土墙减震吸能结构，其特征是，包括装配固定板(1)、减震吸能单元(2)、加压紧固件(3)、复合土工排水网(4)，其中：

所述装配固定板(1)由工程塑料制成的板状结构，可分为减震吸能单元固定区(5)和复合土工排水网固定区(6)，减震吸能单元固定区(5)包含榫头(7)和榫眼(8)；

所述减震吸能单元(2)由橡胶块制成；减震吸能单元(2)包含凸榫(9)和凹榫(10)。

在压力控制上，利用装配固定板(1)和加压紧固件(3)对减震吸能单元(2)进行加压，使减震吸能单元(2)内部应力与该处主动土压力相同；

在竖直方向上，通过装配固定板(1)中的榫头(7)和榫眼(8)以及减震吸能单元(2)形成的凸榫(9)和凹榫(10)进行榫接，以保证挡土墙减震吸能结构装配后能够紧密接触，形成装配式挡土墙减震吸能结构。

复合土工排水网(4)安放在各装配固定板(1)的复合土工排水网固定区(6)，在保证挡土墙后排水的同时进一步增加了装配结构的整体稳定性。

进一步地，使用装配固定板(1)和加压紧固件(3)对减震吸能单元(2)进行加压，使减震吸能单元(2)内部应力与该处主动土压力相同，以保证复合土工排水网(4)在墙后土压力作用下不产生过大变形，保证其工作效能。

进一步地，装配式挡土墙减震吸能结构在竖直方向上通过装配固定板(1)中的榫头(7)和榫眼(8)以及减震吸能单元(2)的形成的凸榫(9)和凹榫(10)进行榫接，以保证挡土墙减震吸能结构装配后能够紧密接触。

进一步地，为保证墙后排水，在挡土墙后铺设复合土工排水网(4)作为反滤层；此外，复合土工排水网(4)穿过各装配固定板(1)，进一步增加了装配结构的整体稳定性。

进一步地，为了获得更好的减震吸能效果，沿墙高可选用不同硬度的减震吸能单元(2)；其具体参数可根据当地抗震设防烈度由数值计算获得；通过数值计算，综合考虑地震作用下挡土墙动位移、动土压力及加速度放大系数等动力特征，选取效果较好的减震吸能单元(2)硬度组合。

所述装配式挡土墙减震吸能结构的工作原理为：当处于静力状态时，因减震吸能单元(2)经过预压处理，保证了装配式挡土墙减震吸能结构不会产生压缩变形，确保复合土工排水网(4)的网芯不会产生过压，保证其作为反滤层的工作效能；当处于地震状态时，减震吸能单元(2)通过产生弹性形变消耗地震波能量，减少直接作用在挡土墙的能量，从而减少作用与挡土墙的动土压力，最终提高了挡土墙的动力稳定性。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.现有技术多通过在墙后铺设材料性质均一的吸能材料，虽然能较好地吸收能量，但地震作用下墙后土体沿墙高发生不均匀变形。本发明的减震吸能单元(2)采用模块化设计方案，可根据设计需求沿墙高布置调整不同硬度的减震吸能单元(2)，以获得更好的综合减震效果；

2.在提高了挡土墙的动力稳定性的同时，通过安装复合土工网实现墙后填土的良好排水条件，保证了挡土墙在降雨条件下的稳定性；另一方面，复合土工网的安装也保证了装配式挡土墙减震吸能结构的稳定性

3.现有技术中，复合土工排水网直接铺设在挡土墙后。复合土工排水网在土压力作用下逐渐压缩，使其工作效能随时间降低。本发明墙后减震吸能单元(2)经过预压处理，保证了装配式挡土墙减震吸能结构不会产生压缩变形，确保复合土工排水网(4)的网芯不会产生过压，保证其作为反滤层的长期工作效能；

4.本发明材料原料易得，价格低廉；

5.此装配式挡土墙减震吸能结构安装简单，便于操作。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明

图1为实施例基本构建示意图；

图2为实施例装配固定板功能分区；

图3为实施例减震吸能单元结构示意图

图4为实施例结构的装配安装示意图；

图5为实施例结构装配效果示意图；

图中：

1装配固定板、2减震吸能单元、4复合土工排水网；

3加压紧固件；

5减震吸能单元、6复合土工排水网固定区；

7凸榫、8凹榫、9榫头、10榫眼；

11挡土墙

具体实施方式

下面结合具体实例为对本发明的技术方案进行详细的阐述，未作说明的部分，需结合实际情况进行设计，本领域技术人员在本发明的指导下，可根据现有条件通过实验和计算进行修建，不影响发明的实施。

如图1所示，一种装配式挡土墙减震吸能结构，其基本单位由装配固定板(1)、减震吸能单元(2)、加压紧固件(3)及复合土工排水网(4)共同组成。

作为实施例，所述装配固定板(1)由ABS工程塑料制成，其构形如图2所示。装配固定板(1)可分为减震吸能单元固定区(5)和复合土工排水网固定区(6)；其中减震吸能单元固定区(5)包含一个榫头(7)和榫眼(8)；装配固定板(1)的作用在于对减震吸能单元(2)进行加压固定和对复合土工排水网(4)进行定位；两个装配固定板(1)通过加压紧固件(3)施加压力对减震吸能单元(2)和复合土工排水网(4)进行固定。

所述减震吸能单元(2)由橡胶块制成；减震吸能单元(2)的主要作用为吸收地震能量，减少挡土墙后动土压力；减震吸能单元(2)包含凸榫(9)和凹榫(10)。

实施例

如图5所示，挡土墙(11)高为6m，选取的硬度为30的减震吸能单元(2)高为0.5m，宽为0.6m，复合土工排水网(4)宽度为1.5m；根据朗肯土压力计算公式，计算挡土墙土压力分布。由土压力分布，沿墙底向墙顶依次计算各层所需预压力；在得到预压力后，根据胡克定律，计算所需减震吸能单元(2)的厚度；本发明装配方法如图4所示：

步骤Ⅰ：将减震吸能单元(2)放入装配固定板(1)的减震吸能单元(5)，通过加压紧固件(3)，将减震吸能单元(2)预压，使其厚度与复合土工排水网(4)厚度相同；

步骤Ⅱ：在完成步骤Ⅰ之后，通过通过装配固定板(1)的榫头(7)、榫眼(8)以及减震吸能单元(2)的凸榫(9)、凹榫(10)沿墙高度方向进行榫接。之后将复合土工排水网(4)安放在复合土工排水网固定区(6)

步骤Ⅲ：在完成步骤Ⅱ之后，安放下一组将减震吸能单元(2)，并通过加压紧固件(3)进行预压。

依次重复步骤Ⅱ和步骤Ⅲ，即可完成一个区域的减震吸能结构的安装，本结构装配效果如图5所示。