圬工与加筋土组合式挡墙数值模拟

基于圬工与加筋土组合式挡墙的土工离心模型试验结果,建立了ABAQUS数值模型,从而进一步研究了加筋间距和筋材模量对这种结构变形特性及内部土压力分布规律的影响。结果表明:在本文所考虑的参数情况下,从控制挡墙变形的角度来看,密间距加筋效果好于疏间距加筋,高模量筋材效果好于低模量筋材;由于下部圬工挡墙填土区域土拱效应的存在,使得上部加筋土挡墙的土压力分布有别于常规加筋土挡墙。在上部加筋土挡墙具有足够高度的情况下,可将圬工挡墙视为加筋土挡墙的稳固地基;组合式挡墙的变形主要发生在施工期,因此应加强施工质量控制。     

高填方下加筋土高挡墙实测变形分析

为了揭示位于“V”形沟谷中的某座3级加筋土挡墙的变形规律,在现场实测数据的基础上,重点分析了高填方下3级加筋土高挡墙墙面板位移、墙后填土体沉降、高填方下路面沉降以及挡墙下涵洞底部沉降在施工期间和竣工后的变化情况。结果表明:①加筋土挡墙墙面板的水平位移、竖向位移以及墙后填土体的沉降主要发生在施工期间,且数值都比较大,竣工后1~2 a的时间内,其变形趋于稳定,但总的累积变形较大,说明加筋土挡墙能够适应较大变形的填方工程,这是其优势所在;②在“V”形沟谷中采用高填方下加筋土高挡墙的结构形式能满足路面沉降要求,高填方下的涵洞也是安全的;③由于挡墙筋带的特殊性,使得形成的加筋土挡墙具有锚定板挡墙和土钉墙的某些优点,既能约束墙内土体的变形,又能作为整体很好地同周围“V”形沟谷变形相协调,使得填方内应力重分布,路面沉降变形平缓过渡,未产生明显差异沉降,使用效果良好。这种挡墙结构在山区公路铁路建设中具有广阔的应用前景,值得推广。     

加筋土挡墙在道路工程中的应用

1概述 加筋土挡墙是由墙面板、拉筋和填筑料组成的加筋土体以承受土侧压力的挡墙.在加筋土结构中,由填土自重力产生的土压力作用于墙面板,通过墙面板上的拉筋连接件将此土压力传给拉筋,企图将拉筋从土中拉出,即依靠填料与拉筋之间的摩擦力,平衡墙面板所受的水平土压力,并以这一结构抵抗拉筋以外区域填料土压力的挡墙结构形式.加筋土挡墙的主要优点是施工简便、造价低廉、少占土地、造形美观.     

刚度对整体式加筋土挡墙稳定性能影响的试验研究

关于加筋土挡墙中,筋材与墙后填土的综合效应和面板刚度对加筋土挡墙的稳定性影响尚未得到充分研究,加筋土的现行设计方法也存在诸多待完善的地方。通过改变加筋土挡墙的面板刚度(厚度),实施了整体式面板加筋土挡墙在荷载作用下的室内模型实验,以研究面板刚度对加筋土挡墙稳定性能的影响。实验结果表明:整体式加筋土挡墙在水平荷载的作用下,随着面板刚度的增加,挡墙的稳定性能越好,整体变形越小;整体式加筋土挡墙面板在荷载作用下的变形较均匀,未出现突变变形;挡墙的面板刚度在加筋土挡墙的结构设计中占有重要地位。可为加筋土挡墙结构设计和解决实际工程问题提供实验基础和依据。     

刚性基础上双级土工格栅加筋土挡墙性状研究

以刚性基础上双级土工格栅加筋土挡墙为工程依托进行了现场原型试验研究,分析了施工期及竣工后1.5年期间各级挡墙加筋体底部竖向土压力、墙面板背部侧向土压力和土工格栅拉筋应变分布规律。试验结果表明：刚性基础上加筋体底部垂直土压力沿筋长方向由均匀等值分布变化到呈曲线型分布,最大值靠近墙面位置。柔性基础上加筋体底部垂直土压力沿筋长呈非线性分布,最大值靠近拉筋尾部。竣工后加筋体底部垂直土压力分布形式基本不变。施工期间加筋土挡墙墙背侧向土压力沿墙高呈曲线分布,且随上覆填土厚度的增加而增大,数值增长速率逐渐减小。墙背侧向土压力远小于主动土压力,竣工后其值随时间延续逐步减小。施工期各测试层位拉筋应变基本上随上覆填土厚度的增加而增大,应变沿筋长方向呈双峰值的非线性分布,各测试层位土工格栅拉筋实测应变最大值均小于0.4%,竣工后拉筋应变基本无明显变化。试验结果可以为类似结构工程提供参考。     

第八届中国土工合成材料会议论文：刚性基础上双级土工格栅加筋土挡墙性状研究

以刚性基础上双级土工格栅加筋土挡墙为工程依托进行了现场原型试验研究，分析了施工期及竣工后1.5a期间各级挡墙加筋体底部竖向土压力、墙面板背部侧向土压力和土工格栅拉筋应变分布规律。试验结果表明：刚性基础上加筋体底部垂直土压力沿筋长方向由均匀等值分布变化到呈曲线型分布，最大值靠近墙面位置。柔性基础上加筋体底部垂直土压力沿筋长呈非线性分布，最大值靠近拉筋尾部。竣工后加筋体底部垂直土压力分布形式基本不变。施工期间加筋土挡墙墙背侧向土压力沿墙高呈曲线分布，且随上覆填土厚度的增加而增大，数值增长速率逐渐减小。墙背侧向土压力大小远小于主动土压力，竣工后其值随时间延续逐步减小。施工期各测试层位拉筋应变基本上随上覆填土厚度的增加而增大，应变沿筋长方向呈双峰值的非线性分布，各测试层位土工格栅拉筋实测应变最大值均小于0.4%，竣工后拉筋应变基本无明显变化。试验结果可以为类似结构工程提供参考。     

土工袋挡墙变形特性有限元分析

土工袋挡墙作为一种新型加筋土挡墙,已被广泛应用于水利、交通、建筑等各类工程的支挡结构。针对其工作环境多变的特点,运用岩土工程有限元分析软件GTS(Geotechnical and Tunnel analysis System)研究了土工袋挡墙在不同工况下的变形特性。研究结果表明挡墙坡度、高宽比以及填土表面荷载强度对于土工袋挡墙变形特性具有重要影响:坡度决定了土工袋挡墙的变形形态和变形转折点的位置范围,随着坡度变小,墙顶水平位移迅速减小;高宽比越小,墙面变形量越小,且挡墙坡度越大,减小高宽比对限制墙面弯曲变形的效果越好;填土表面荷载强度越大,墙面弯曲变形越大,墙面变形转折点位置随着填土表面荷载的增大在一定变化范围内逐渐上移。由结果可知,坡度决定挡墙变形形态,而高宽比及填土荷载影响主要墙面变形量。     

不同筋材刚度下加筋土挡墙离心模型试验

加筋土挡墙由于优良的力学性能、低廉的造价、更好的地形适应性,已经越来越广泛地被应用于各种工程。但其在正常工作状态下的真正工作机理尚不完全清楚,目前的规范设计指南并不能反映加筋土挡墙内部应力真实分布情况。为了研究不同筋材刚度对加筋土挡墙性能的影响,通过土工离心试验监测了土工格栅应变、面板水平位移和土压力。试验结果表明:采用小刚度筋材时,筋材的变形更加显著,但对竖向土压力的分布基本没有影响;靠近面板区域的土压力都远小于理论值,格栅最大应变出现在墙的中下部;对于面板连接处的筋材应变不能简单地用传统土压力理论解释,还需考虑填土不均匀沉降引起的面板对加筋土拉拽作用等其他影响因素。试验结果可为正常工况下加筋土挡墙工作性能与筋-土相互作用机理的研究提供参考。     

列车荷载对路堤式加筋土挡墙结构力学特性影响的数值模拟

利用有限元计算软件PLAXIS, 建立路堤式加筋土挡墙在列车荷载作用下的计算模型, 并且通过与垂直土压力和水平土压力的实测值和理论计算值相对比, 肯定了模型的合理性。进一步改变加筋间距与填土高度, 探讨了加筋土挡墙在列车荷载作用下水平土压力、面板水平位移和筋材最大拉力的变化规律。结果表明:同一高度的垂直土压力值沿筋长方向呈增加趋势;水平土压力值随填土高度增加而增加, 沿墙高方向值变小。增加拉筋间距, 会使水平土压力值、面板水平位移和筋材最大拉力均增大。降低填土高度对墙背水平土压力、面板水平位移和筋材最大拉力的影响较小, 在施加列车荷载后2种曲线均近乎重合。在列车荷载作用下, 可通过增大加筋间距和降低台阶填土高度来优化加筋土挡墙的整体性能。     

加筋土挡墙-抗滑桩组合支挡结构数值模拟

针对软弱土层上方高填方路堤的填筑问题,提出了一种加筋土挡墙-抗滑桩组合支挡结构。采用有限差分软件FLAC3D建立加筋土挡墙-抗滑桩组合支挡结构数值分析模型,着重分析了不同面板浇筑方式对加筋土挡墙墙面水平位移、墙背土压力、桩身水平位移、桩身弯矩和土工格栅应力分布的影响。模拟结果表明:后浇式刚性面板组合支挡结构的墙面水平位移呈线性分布,最大位移出现在墙顶;所受土压力远小于刚性面板;桩身水平位移和弯矩均较大。刚性面板组合支挡结构的土工格栅最大拉应力出现在面板与格栅连接处,而后浇式刚性面板组合支挡结构土工格栅最大拉应力随着层高的增加,出现位置距离挡墙越远。后浇式刚性面板组合支挡结构由于其面板位移和受力较小,性能良好,故其适合在软弱土高填方地区推广使用。     

山区超高加筋土路基力学行为的有限元分析

以十堰至房县高速公路为例, 采用弹塑性有限元程序, 对山区某超高加筋土路基修筑过程中的双向位移、土压力、剪应力以及加筋体轴力与位移分布等力学行为进行数值分析。研究结果表明:① 加筋体内及加筋体后填土内侧向土压力不大, 垂直土压力主要为填土自重应力;② 加筋土路基底部混凝土圬工挡墙承受较大的侧向压力, 墙趾承受较大的压力与剪应力, 应保证基础平台的稳定性;③ 加筋体最大拉力出现在路基底部, 墙面最大水平位移出现在路基中部, 底部格栅后端承受一定的压应力, 可通过对混凝土圬工挡墙后的填土进行压实控制。研究成果可为山区超高加筋土路基设计方案提供参考, 同时对其他类似工程的数值分析具有一定的理论借鉴意义。     

空箱扶壁式翼墙铅直墙背加筋填土受力研究

浦河泵站进、出水池翼墙都为墙背铅直的高回填土空箱扶壁式结构,进水池翼墙后无加筋填土,出水池翼墙后有加筋填土.经典的力学理论对墙后土压力的计算很难给出一个符合实际的计算值.实际监测成果表明:当墙体的刚度较大且墙后无加筋填土时,墙后土压力在静止土压力与朗肯主动土压力之间;墙后加筋填土时,侧向土压力沿墙高近似呈三角形分布,加筋填土对墙体下部所受侧向土压力有十分明显的减小效果,用朗肯主动土压力进行设计计算是偏于安全的.     

基于砂箱模型试验的加筋土挡墙合理布筋方式探讨

针对加筋土挡墙中拉筋水平和垂直间距、筋带宽度和拉筋长度的合理布设问题,根据拉筋所受土压力相等的等土压应力面积法,提出了拉筋水平等间距、垂向沿埋深逐层加密的布置方式及相应的计算式;采用砂箱模型试验,以墙体处于极限稳定状态下的最少用筋面积为条件,探讨了加筋土挡墙的合理布筋方式。试验分析表明:采用与土压力沿深度逐渐增大相适应的拉筋“上疏下密”布置形式可实现筋带均衡受力,在“窄筋密布”的条件下具有更好的稳定性且用筋量更少;与墙后填土潜在破裂楔体呈上宽下窄形状相适应的筋带“上长下短”布置方式稳定性优于“上下等长”布置;采用“窄筋长布”的方式较“宽筋短布”能增加筋带有效锚固面积,提高挡墙稳定性。     

台阶式加筋挡墙验算的对比分析

采用加筋挡墙设计软件MSEW3.0, 对台阶式加筋挡墙不同平台宽度、上下墙高度的变化以及采用综合坡率法等几种不同工况下加筋土挡墙稳定性进行验算, 对比分析计算所需筋材长度和所需筋材强度的变化以及不同工况下所需筋材用量的不同。土工格栅筋材的用量随上墙高度的增大而减少。一定范围内, 随平台宽度的增大, 计算所需的每延米挡墙土工格栅筋材的数量逐渐减少;但是随着平台宽度的继续增大, 计算所需土工格栅筋材的数量逐渐增加。综合坡率单级加筋挡墙比对应的台阶式加筋挡墙所需的每延米土工格栅筋材的数量少, 而且随着平台宽度的增加, 采用综合坡率单级加筋挡墙的土工格栅筋材节省量显著增加。     

考虑土拱效应的非饱和土被动土压力计算

以墙后填土为非饱和土的刚性挡墙为研究对象,考虑土拱效应和水平微单元体层间剪切作用的影响,假定墙后土拱形状为抛物线形拱,结合水平单元分析法、朗肯滑裂面等,分别建立了平动模式下水平微单元体平均竖向应力、层间剪切力与被动土压力的定量关系,然后推导了平动模式下的挡墙被动土压力系数及被动土压力解析解,并加以实例及参数分析。该方法能考虑墙后土体中的应力偏转以及水平微单元体层间剪切作用,较之于传统的挡墙土压力计算方法,能够更真实地反映土体中的应力状态,可为工程实践提供一定指导。     

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。     

地震作用下双级加筋土挡墙的动力响应研究

为了研究汶川地震中一处双级加筋土挡墙的破坏机理,利用FLAC^3D有限差分软件进行动力分析;在此基础上,研究平台宽度的变化对双级加筋土挡墙抗震性能的影响。数值结果表明:汶川地震中,平台位置产生过大的水平位移和竖向位移是该双级加筋土挡墙发生局部破坏的原因;地震作用下,墙顶处水平位移最大值与不同的平台宽度之间呈非线性关系,上级挡墙的水平位移最大值随平台宽度的增加先减小后增大,而下级挡墙的水平位移最大值则随平台宽度的增加先增大后减小;增大平台宽度可以减小下级挡墙面板附近填土的竖向位移;在低烈度时,平台宽度对峰值加速度(Peak Ground Acceleration, PGA)放大系数影响较小;在高烈度时,平台宽度对PGA放大系数影响较大。因此通过设计合理的平台宽度能提高双级加筋土挡墙抗震性能。     

包裹式加筋土挡墙有限元分析及方案优化

包裹式加筋土挡墙具有良好的抗变形能力和抗震性能,同时兼具造价低廉、施工简便等优点,但对其力学特性和优化分析还有待开展进一步研究。对此,基于ABAQUS有限元软件,考虑到边坡断面形式、加筋力学特性与铺设方式对包裹式加筋土挡墙的影响,建立了多工况分析模型,并将该模型用于不同工况下填土边坡的水平位移和塑性应变情况的分析。分析结果表明:宜将边坡断面设置成阶梯形式;对填土的中下部应选用轴向刚度较大的筋材加筋,对上部可选用轴向刚度较小的筋材加筋;对于填土上部,加筋长度不可太短,加筋长度的确定应主要考虑填土内部产生水平位移的范围。     

基于FLAC3D的土工格室挡墙工程性状及敏感性因素分析

以驻信高速路基边坡的土工格室柔性挡墙工程为背景 ,研究土工格室挡墙的工程性状和敏感性因素.通过FLAC3 D有限差分软件 ,模拟格室单元与填土的相互作用 ,对挡墙的受力与变形规律进行研究 ,并结合实体工程进行对比验证.同时 ,基于FLAC3D强度折减法 ,对挡墙稳定性影响因素进行了敏感性分析.结果表明 :土工格室挡墙在上覆荷载作用下 ,墙背应力沿墙背先增大 ,再减小 ,再增大的波动形分布 ,并且由墙背至墙身递减 ;挡墙位移曲线的斜率随墙高递减 ,呈"网兜"状 ;数值计算与现场测试得到的曲线变化规律一致 ,表明采用的数值模型是合理的 ;此外 ,计算表明土工格室挡墙稳定性对填土内摩擦角最为敏感.研究成果对土工格室挡墙的设计与施工具有重要的参考价值和指导意义.     

考虑单元划分方式的平动挡墙主动土压力分析

考虑平移模式下刚性挡土墙墙后填土中的土拱效应,分析沿圆弧形拱的切线和割线方向划分微分单元对主动土压力分布的影响。在此基础上,采用二分法求解最优划分方式,得到了作用在挡土墙上的主动土压力公式。与沿切线和割线方法及试验监测结果的对比分析表明:本文方法得到的平移模式下刚性挡墙墙后主动土压力强度小于沿切线划分单元的计算结果,略大于沿割线划分单元的计算值。本文方法得到的刚性挡墙墙后主动土压力分布与模型试验结果吻合最好。