加筋土结构内部稳定分析计算的新思路

针对加筋土挡墙工程设计方法中存在的问题,从有限元计算分析的思路出发,研究分析了加筋土结构内部抗剪强度分布特征,提出了用强度代换的方法通过有限元手段分析加筋土结构内部应力和应变的一种新思路,称之为等效强度方法。认为由加筋材料和被加筋土体构成的结构为复合材料结构,并从复合材料的观点对其中土体和筋材的应力与应变关系进行了分析,阐述了应用等效强度法分析加筋土挡墙内部稳定性的新方法。     

基于间接加筋作用的加筋土强度降低原因分析

为了进一步探索加筋土强度降低的原因，从间接加筋角度出发，通过考虑加筋的负面作用，得到了加筋作用影响范围内土体强度参数的劣化机理，由此推导出了拉断破坏和黏着破坏情形下的加筋土强度表达式，并对这两种强度表达式作了讨论分析。研究结果表明：(1)当加筋作用不足以弥补黏聚力与摩阻力的减少时，加筋土的强度会低于不加筋土的强度。(2)加筋土强度的降低程度与土-筋界面的渗透性、加筋材料在土中形成的夹层、加筋间距等有关。(3)在加筋土工程的设计中，应优化筋土比例，合理化加筋间距，改善土筋界面的透水性，使间接加筋作用发挥到最大，从而可以进一步提高加筋土的强度。     

土工袋加固软土地基现场荷载试验的数值模拟

为预测土工袋加固后软土地基的变形特性,采用弹塑性有限元法对某一土工袋加固后的软土地基承载力试验进行了模拟,将袋子张力的作用等效为附加应力作用在土骨架上,即在修正Cam clay模型中将土工袋的黏聚力cT转换为土性参数σ0,从而可以把土工袋加筋土当成素土来计算。计算结果表明:该方法将土工袋加筋原理与有限元算法有机结合,较采用杆单元模拟土工袋的计算方法简单;数值模拟计算值与试验实测值(变形、土压力、孔隙水压力)基本一致,验证了该土工袋数值模拟方法的合理性。     

一个加筋复合土体的本构关系

本文将加筋复合土体视为一种近视的横观各向同性体，引入摩擦等效附加应力的概念来模拟土与加筋体之间复杂的界面作用，充分考虑复合土体的各向异性以及土工合成材料的受力变形特点，得到一个加筋复合土体的本构关系，在不同的受力和变形条件下应采用不同的计算公式，本模型可用于加筋结构的研究分析之中。     

砂卵石填料加筋土挡墙筋土荷载传递规律研究

为了研究砂卵石填料加筋土挡墙筋土间荷载传递规律,将加筋土视作以土体为基体,筋带为增强的复合材料,在轴向受力情况下,将拉筋周围土体分为界面层和加筋有效影响层。基于加筋有效影响层内由筋带产生的附加剪应力沿法向呈线性衰减的假设,修正了传统剪力滞后模型,建立起加筋带平衡微分方程,解得加筋土挡墙筋带轴向应力分布规律解析解。通过与拉拔试验数据对比,发现理论推导与试验结果比较吻合。研究结果表明:砂卵石填料加筋土挡墙拉筋应力沿长度l方向呈先增大后减小的类抛物线形状,且峰值出现在相似文献   

加筋土研究中的几个问题

土工合成材料以其与土相互作用的优异性能广泛应用于岩土工程的各个领域，众多学者对其进行了不同程度的研究。文章就加筋土技术的发展、加筋土的抗剪强度特性、筋土界面作用特性、加筋机理以及加筋土的数值计算等问题的研究成果，进行了广泛的收集和系统的分析总结，旨在为进一步深入研究加筋土奠定基础。     

加筋土应力应变和强度特性的试验研究

用编织布和砂性土复合成的加筋土，在三轴剪切仪上，分别对不同强度，层数筋材的加筋土试样进行试验。探讨加筋土应力，应变和抗剪强度特性。通过对试验成果分析得出：加筋材料约束土体的横向变形；加筋土的抗剪强度和纯土比明显增大，其原因是使加筋生产凝聚力；加筋土抗强度值与筋材抗拉强度和层数有关，随筋材强度，层数增加而增大；筋材在较大应变时才能表现出来，在较小应变时向乎没有作用。     

土工格栅与砂垫层界面力学特性试验研究

筋土间相互作用是加筋土强度提高的根本原因,是土工合成材料加筋加固应用中的核心问题。通过室内拉拔试验,分析了法向应力、砂垫层厚度、土工格栅横肋间距3个因素对加筋体极限拉拔力的影响,从宏观角度揭示了筋土界面间的力学特性。结果表明:增设5 cm厚的砂垫层后,格栅的极限拉拔力得到显著提高;高法向应力下,砂垫层厚度对拉拔试验结果影响更显著;在土工格栅加筋软土体中,增大横肋间距会减小筋土界面摩擦角,但是对黏聚力影响不大;格栅网格形态是筋土界面特性的重要影响因素。     

土工格栅加筋土地基承载特性有限元分析

针对土工格栅加筋土结构,提出一种土与土工格栅筋材相互作用界面模拟的新思路.通过工程算例对加筋土地基的极限承载力进行了研究.分析了加筋深度、层数、间距等因素对加筋地基极限承载力的影响.     

新型多功能土-土工合成材料试验机在筋土相互作用研究中的应用

土-土工合成材料的相互作用是加筋机理研究中的重要问题,筋材性质是加筋土结构设计中的关键参数。为了真实模拟筋材在土中的受力条件,获得更符合实际的材料特性参数,深入探讨筋土相互作用规律,在原土-土工合成材料界面直剪试验仪的基础上,研制了新型的土-土工合成材料多功能试验机。该机采用双伺服电机控制及全自动数据采集系统,通过不同辅助手段和控制模式,可完成土-土工合成材料的界面直剪、拉拔、侧限约束拉伸以及侧限约束蠕变试验。采用不同类型的土工格栅和砂土进行了多项试验,对筋材与土的界面特性、以及筋材在约束作用下的拉伸特性和蠕变特性及其影响因素进行了探讨。试验成果充分验证了该机性能的稳定性和可靠性,为深入掌握筋土相互作用特性提供重要试验依据。     

格栅加筋土工作机理的试验研究

加筋土的设计理论落后于工程实践,为了改变这种现状,必需弄清加筋机理。采用大型叠环式剪力仪进行了土工格栅的拉拔试验,分析了格栅与填土之间界面的特性,它是了解加筋作用的关键。研究表明,界面产生了2方面的影响：界面本身的摩阻力对土体侧向变形的约束作用增强了土体抗变形的能力;界面对筋材两侧一定范围内土体的应力状态进行了改变。前者可称为直接加筋作用,后者可视为对土体的间接加固作用。这种间接加固是由于界面受剪时扰动了界面两侧一定范围土体内的颗粒,促使加筋土体强度的增大。试验测得了这种影响范围的大小,它有助于确定筋材布置的合理间距。同时进行了仿真的数值分析,加强了对上述加筋机理的认识。通过三轴试验,对由筋材、填土和界面组成的加筋土体的整体性状也进行了研究。上述成果将为建立合理的设计方法提供理论依据。     

加筋边坡筋材内力的非线性弹性增量分析

针对目前工作应力状态下加筋边坡设计方法的不合理性,介绍了一种新的分析计算思路。基于潜在滑裂面处的筋土变形协调和非线性弹性邓肯-张土体本构关系,利用广义胡克定律推导得到非线性弹性增量算法。并通过3个不同倾角的边坡算例,将分析结果与有限元结果进行对比。结果表明:当坡面垂直时,增量算法与有限元解匹配度极高,表明该算法极适合于加筋边坡坡面垂直的情况;当坡面与竖直方向的夹角增大时,增量算法的偏差将逐渐变大,可通过坡面倾角折减系数予以修正。增量算法具备简洁、实用、高效的工程要求特点,具有广阔的应用空间。期望本研究成果能促进筋土相互作用机理清晰化和加筋边坡设计方法合理化。     

加筋土挡墙墙趾界面剪切刚度计算模型研究

在硬质墙面加筋土挡墙数值模拟中,墙趾界面参数的选取对模拟结果的正确性至关重要。然而,墙趾界面剪切刚度仅能通过混凝土界面剪切试验获取,其过程繁琐、周期长。开展大型剪切试验研究混凝土界面剪切刚度与界面摩擦角、正应力的关系,在此基础上提出墙趾界面剪切刚度计算模型,该计算模型的输入参数为墙高和墙趾界面摩擦角,其中墙趾界面摩擦角可通过简单的混凝土斜板试验获得。采用该计算模型为3组不同墙趾约束条件的加筋土挡墙数值模型选取了墙趾界面剪切刚度值。3组挡墙数值计算得出的筋材应变均与实测值相吻合,筋材拉力分布随墙趾约束条件的变化规律与已有的模型试验结果一致,证明了墙趾界面剪切刚度计算模型的可行性。     

土工格栅与饱和细砂的界面特性试验研究

筋土界面特性是加筋土结构设计的重要技术指标,是揭示土工合成材料加筋机理的关键。采用GDS界面剪切仪研究了剪切速率、竖向应力及网孔尺寸对土工格栅与饱和细砂界面特性的影响。试验结果表明:剪切速率较小(≤1.0 mm/min)时,剪切速率对界面抗剪强度影响不大;剪切速率在1.0~10 mm/min范围内,随着剪切速率的增大,界面抗剪强度先增大后减小;界面抗剪强度随着竖向应力的增加而增大,竖向应力增强了土工格栅对土颗粒的嵌锁作用,限制了土颗粒的剪切移动,从而提高了土体的抗剪强度;剪切速率为1.0 mm/min,竖向应力较小(50~100 kPa)时,小网孔尺寸土工格栅加筋效果更明显;剪切速率为0.1 mm/min,竖向应力较大(200~300 kPa)时,大网孔尺寸土工格栅加筋效果更明显。研究结果对土工格栅在加筋土中的应用具有参考价值。     

混凝土坝抗震加固中钢筋混凝土的动力本构模型

基于复合材料细观力学和混凝土塑性损伤理论,针对混凝土坝抗震钢筋的分布形式和钢筋混凝土材料的力学特征,提出了钢筋单方向分布情况下钢筋混凝土材料的等效模量、等效强度的简化公式,在此基础上建立了整体式钢筋混凝土动力本构模型,并以Koyna坝为例,根据配筋前坝体的地震塑性损伤分析设置了配筋方案,分别运用整体式和分离式钢筋混凝土动力本构模型对该坝进行配筋计算,并进行了三维非线性地震响应时程分析,得到了两种不同配筋条件下坝体的拉应力损伤因子分布及坝顶动位移响应。结果表明,两种模型计算结果比较接近,配筋抗震措施能够明显地减小坝体损伤区的范围,整体式钢筋混凝土动力本构模型在满足计算精度的前提下可提高计算效率、简化模拟计算。     

根系与格栅复合加筋土的力学特性试验研究

在土工格栅加固的边坡上种植生态植物,可以形成有效的生态护坡。为研究植物根系与土工格栅形成复合加筋土的力学机制,依托广西贵隆高速生态护坡工程,进行了素土、根系加筋土、格栅加筋土、根系与格栅复合加筋土的三轴固结不排水试验,对比分析了3种加筋土的力学特性。结果表明:植物根系、土工格栅均能提高加筋土的强度,其中根系与格栅的复合加筋效果最好;相较于素土、根系加筋土、格栅加筋土,根系与格栅复合加筋土的黏聚力分别增加了265.0%、101.0%、33.2%;保持最佳的土工格栅布置形式不变,根系与格栅复合加筋土的黏聚力随着含根量的增加出现先增后减的变化趋势,当含根量为0.5%时,黏聚力达到最大。对加筋土的三轴试验曲线进行分析,发现3种加筋土的应力-应变关系均符合邓肯－张模型,并获得了加筋土的邓肯－张模型参数,进一步通过试验数据对模型参数进行了验证。     

基于混合法的加筋地基与条形基础沉降分析

采用有限元法与复合法,分析了加筋地基土体上条形基础沉降的平面应变问题.采用有限元法得到条形基础刚度矩阵,采用复合解析法,将加筋地基土体中加筋体处理为上部正交各向异性土层.利用该方法可得到条形基础的荷载—沉降变形.本方法计算程序编制简单,与文献结果比较,可验证本方法的正确性.数值计算结果表明,当加筋条层间距为L/6(L为条形基础底宽)时,条形基础中心点的沉降最小.