参赛编号： grsw4610
2012 “优凝舒布洛克杯”
大学生加筋土挡墙及砌块面板设计比赛设计方案。
学校：内蒙古科技大学。
学院：建筑与土木工程学院土木工程系。
指导教师：杨圣春邮箱：
队长：陆玉林(本科生邮箱：
队员1：吴斌(本科生邮箱：
队员2：王磊(本科生邮箱：
一、 设计参数的选定。
1、填料。根据《公路加筋土工程设计规范》jtj015-91中表3.2.4，填料容重取砂性土建议值中值γ=19.5kn/m3，内摩擦角ф=25°。
2、筋带。1）根据本次大赛的筋带材料特点，为减少筋带剪裁过程中的损伤对筋带受力性能的影响，本设计将筋带宽度定为2cm。
2）根据参赛砂箱尺寸制作砂箱，用无纹100g牛皮纸按设计尺寸剪裁12条，将砂箱沿高度方向分成四个区段，分别在每区相应的中间部均匀放置三根牛皮纸进行拉拔试验（如图1），分别计算各区域的平均似摩擦系数分别为、、、
3）将牛皮纸按设计尺寸剪裁三条，在实验室利用电子非金属材料拉力试验机进行拉伸，暂取三次试验拉力的最小值作为筋带容许拉力值，后期根据建造情况适当调整。
图1 拉伸试验测筋带似摩擦系数图2 自重侧压力分布图图3 电子非金属材料拉力试验机。
3、荷载组合。
根据本次比赛的加载方式，选定荷载组合i作为本次设计的荷载组合，并据此选定设计安全系数，不考虑**力影响。
二、设计模型。
1、破裂面选择。
根据《公路加筋土工程设计规范》jtj015-91，采用0.3h破裂面作为设计简化破裂面，如图4。图4 0.3h破裂面图5 应变片分布图。
2、土压力系数。
1）外加荷载的处理方式。
考虑本次加载桶的尺寸为15cm，桶距面板的距离为7cm，与砂箱长度75cm相差较大，故将此荷载近似处理为集中荷载f，不再换算为均布荷载下的厚度处理。
2）做相应深度处土压力系数测定实验。
根据《公路加筋土工程设计规范》jtj015-91，静止土压力系数=1-sin,为了更好地适应本次比赛，静止土压力系数分区域进行试验取得，分区如上图5。试验简述为：在沿高度方向四个已分区域中间部位分别安装四个电子应变片，模拟集中荷载20kg，分别记录、测定、计算四个部位静止土压力系数为。
三、计算公式。
1、拉筋拉力计算。
1）第i层土产生的拉力。
根据《公路加筋土工程设计规范》jtj015-91分析和计算，由于各区域细化，区域上下边缘处应力相差不大，故设作用于各区域筋带上的土压力均按各区域中间段的土压力值均匀分布。分析简图如图6所示。
图6 拉筋拉力计算简图。
第i层拉筋产生的拉力为：（kpa） 上式中：
—第i层拉筋处的竖向应力（kpa），；
—第i层土区域中心到砂土表面的垂直距离 ki——第i层拉筋处的土压力系数；
——第i层区域水平、垂直方向的计算间距（m，在后期模型建造过程中不断调整最终确定具体尺寸）。
2）外荷载（填土）产生的拉力。
外荷载对第i层拉筋产生的拉力为：
kpa）f——将20kg的填土转化成的等代集中力 ——集中荷载作用下地基竖向附加应力系数，由查土力学教材第3版武理出版社表3.1得，r,为面板距集中力作用点的距离。
3）第i层拉筋总拉力计算。
本次比赛设计模型中第i层拉筋受到的总拉力为：
kpa）2、拉筋抗拔力计算。
拉筋抗拔力计算公式为： 同时：。 式中：
—第i层拉筋宽度（m）； 拉筋与填料似摩擦系数；
—上实验测得的筋带容许拉力值。
—第i层拉筋的有效锚固长度（m），如上图4所示，3、安全系数。
抗拔稳定性系数暂取定为1.0，除了验算单根拉筋抗拔稳定性外，后期按此系数进行试验，逐步对此系数进行调整。
4、拉筋长度计算。
1）第i层拉筋有效锚固长度为：
m）=（m）
2）第i层拉筋活动区长度为：
3）第i层拉筋总长度为：
结果影响的因素有、、、均通过相同环境下试验进行严格控制调整，根据应力分布大小适当加密调整。
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