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摘要：通过对灌砌石挡土墙试验反力装置的结构设计、结构选型以及各节点力学计算等力学研究，为灌砌石挡土墙室内试验模拟施加多点分布侧压力以及测定抗变形、抗剪切和抗倾覆能力等参数，提供理论计算的基础。
关键词：挡土墙；反力装置；力学研究
一、反力架构思
为了模拟挡土墙在受土压力作用下的受力状态，我们在实验室中设计一个反力装置，主要用于千斤顶对挡土墙的施压检测。模拟的挡土墙尺寸1500mm高×2000mm宽，顶宽300mm。设计反力架设计长度为3米，宽度为2米，具体尺寸见图1-1、图1-2。实验中很难模拟实际工程挡土墙受到土压力均匀变化的荷载，只能用若干集中力来代替。我们将挡土墙在同一个水平面内所受到的土压力荷载按3个集中力折算，在高度范围按3排集中力折算。故钢结构反力架设计成3*3排刚架，所以共有9个集中力。该集中力由液压千斤顶提供，在千斤顶与墙背的接触面增加一块200mm×200mm的垫板，尽可能的接近挡土墙受到土压力荷载的实际情况。
反力架主要由底部支架，上下斜撑，立杆以及连接杆件组成。底部支架由边挡杆，横向联系杆和尾架联系杆组成，主要采用角钢，支架处还设置了一块用于置放挡土墙的底盘。上下斜撑杆和立杆均采用双角钢，水平，竖直联系杆采用等边角钢。以上构件均以3列布置，3根立杆之间采用上下2根扁担梁连接固定，立杆上部有顶盖板连接。
二、反力架受外力计算
要求反力架能够承受使挡土墙破坏的外载反力，保证试验中反力架不会产生强度破坏或丧失稳定性，故必须对其进行力学计算。
根据分析重力式挡土墙模型破坏类型与计算挡土墙在发生各类破坏时的最大荷载，我们所求得的最大值如图2-1所示；将均匀变化荷载折算成若干集中荷载，如图2-2所示：
上文提到反力架有3排相同的桁架通过联杆连接而成，下面以一排刚架的结构内力为例，研究构件截面研究和构件连接等。反力架的受荷如图2-4。
三、反力架内力分析
如图3-1所示。为了简化计算，我们将反力架分成两个部分来分别计算内力情况。
四、反力架构件选材选型
4.1 上斜杆
为保证反力架的强度和稳定性，上下斜杆内力值本应该取最大内力即轴心压力值N=282.3kN，但由于在计算内力时没有考虑A、O点的固端弯矩，所以现在对最大内力值进行相应的折减，N=0.7×282.3=193.8kN（钢材全部采用Q235BF型钢，下同）。截面采用双角钢组成T形截面，因为双角钢截面不论对x轴还是y轴弯曲屈曲，都为b类截面，并且此杆件采用不等边角钢方案，角钢竖向边节点板厚度为10cm。
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表4-1：各杆件截面选择情况
五、反力架节点研究与验算
该钢结构反力架各构件采用角焊缝连接，角焊缝的尺寸包括焊脚尺寸和焊缝计算长度等。在研究角焊缝连接时，除满足强度要求外，还必须符合对其尺寸的限制和构造上的要求。对桁架的角钢杆件与节点板的连接，我国规范中规定宜采用两面侧焊，也可用三面围焊和L形围焊，可见首先是推荐侧面角焊缝，其次才是三面围焊。故在反力架节点研究时采用两面侧焊。
5.1 A节点
（1）联系杆AC与节点板的连接焊缝，查表得，采用手工焊，E43型焊条（下同）。焊接方式和焊接尺寸如图5-1所示，两面侧焊角焊缝的焊脚尺寸可以不同，但是由于焊脚尺寸不同将导致施焊时需采用焊芯直径粗细不同的焊条。为避免施焊时的这种麻烦，一般情况下宜仍然采用相同的。此处取。
六、结论
本文通过对挡土墙试验反力架的设计和计算研究，通过实验验证，所选用材料和参数符合要求，成功完成了挡土墙应力试验。本文设计思路和研究方法对其他实验的反力架设计有重要的参考意义。
参考文献
[1]《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
[2]《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）
[3]《公路挡土墙设计与施工技术细则》（2008）
[4]《钢结构焊接规范》（GB50661-2011）
[5]《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）
[6]《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）
[7]《钢结构设计手册》（2004年中国建筑工业出版社）
[8]《钢结构原理与设计》（中国建筑工业出版社，夏志斌、姚谏编著）
论文作者:章冉冉1,李利平2, 傅长荣 3,陈波4
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/19
标签：挡土墙论文; 角钢论文; 荷载论文; 内力论文; 截面论文; 节点论文; 尺寸论文; 《建筑学研究前沿》2018年第29期论文;