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。     

土工格栅加筋土挡墙土压力测试与有限元分析

为研究土工格栅加筋土挡墙内的土压力分布规律, 结合某试验段挡墙土压力现场测试, 采用有限元法进行了计算分析。分析了土工格栅参数及填料重度对挡墙内土压力分布规律的影响, 研究结果表明:①挡墙面板处的水平土压力, 数值解均小于规范设计值, 随加筋间距减小、刚度和长度的增大而减小;填料重度则对其无明显影响。②基底处垂直土压力在面板附近有明显波动, 部分数值超过规范设计值, 其它位置的计算值与设计值基本符合;土工格栅加筋性能则对其无明显影响。     

刚性面加筋土挡墙工作性状与设计方法探讨

“重力式”加筋土挡墙和“全高刚性面”加筋土挡墙是墙面为具有抗弯刚性的新型挡土结构, 可统称为“刚性墙面加筋土挡墙”。与普通面板式加筋土挡墙的主要不同在于其墙面厚、刚度大, 对墙后填土侧向变形的约束较大, 并要求刚性墙面承担墙后土压力的作用。但目前我国对其工作性状、设计方法缺少系统、深入的研究, 相关规范也没有涉及, 明显落后于实践。针对墙顶有堆载的路堤式挡墙, 采用数值分析方法, 考虑“先筑刚性墙、后填加筋土”和“先填加筋土、后筑刚性墙”2种不同施工顺序, 从筋材与填土的应力、应变和挡墙变形等方面, 分析了刚性墙面加筋土挡墙的工作性状。结果表明:刚性墙面的水平变形沿墙高为直线分布, 墙顶处最大;“先填加筋土、后筑刚性墙面”的施工顺序能更好地发挥筋材的作用, 减小墙后土压力, 控制墙体的变形。综合数值分析结果和现有文献资料, 提出了刚性墙面加筋土挡墙筋材拉力的确定方法, 并建议借鉴日本《RRR-B工法设计·施工规范》的“双楔法”计算墙后土压力。     

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。     

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。     

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。     

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。     

排水条件对土工合成材料加筋黏性土特性的影响

通过固结排水和不固结不排水条件下的三轴剪切试验，研究了加筋对黏性土体强度和应力应变关系的影响以及不同排水条件下的加筋效果。结果表明，在排水条件下，筋材与土体的相互作用相对充分，明显提高了土体的峰值强度和残余强度，且峰值后强度的降低幅度较小，改善了土体的应力应变特性；随加筋层数和筋材拉伸模量增大，加筋效果明显提高。而在不排水条件下，由于孔隙水压力的影响，筋材与土体的作用相对复杂，加筋土体的强度和变形特性以及加筋效果与排水条件下的大不相同；在剪切初期，筋材的作用几乎被超静孔隙水压力抵消，加筋甚至对强度起相反作用，使加筋试件的强度低于素土试件；仅当应变较大时，加筋对抗剪强度才有轻微的增强作用，同时，在不排水条件下，筋材拉伸模量和加筋层数提高对加筋土体强度的影响不明显，因此，在加筋土工程中，排水条件是首先要考虑的因素。     

第八届中国土工合成材料会议论文：基于离心模型试验的桩承加筋路堤筋材设置方法研究

在土工合成材料加筋土工程中加筋材料的合理设置对充分发挥筋材的作用至关重要。本文通过4组离心模型试验,研究了桩承式加筋路堤垫层中土工格栅两边端部反包设置的使用效果,包括对路堤稳定性、桩土荷载分担等的影响进行了探讨。结果表明：①加筋材料反包设置相当于将筋材锚固于路堤中,可充分发挥筋材的加筋作用,与加筋不反包相比,测得路肩下方格栅承受的拉力较大,而路堤中心处格栅受力相对较小;②加筋反包设置可提桩土应力比,促使荷载向桩体转移;③加筋反包可降低路堤表面总沉降及不均匀沉降,减小地基土的侧向位移,提高路堤地基整体性和稳定性;④加筋材料的力学性质对加筋受力、桩土荷载分担和路堤变形存在较大影响,延伸率低、拉伸模量高的加筋材料更能发挥加筋膜效应。     

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。     

饱水格栅加筋土挡墙结构特性数值分析*

格栅加筋土挡墙由面板、格栅和土体组成。本文根据加筋土挡墙筋土相互作用的特点，将格栅与其上下表面一定厚度的土层视为具有应变相容条件的筋土复合材料。引入饱和多孔介质模型来模拟土体和筋土复合材料，由此建立了饱水格栅加筋土挡墙结构特性数值分析的数学模型。采用Galerkin加权残值法推导出有限元平衡方程，求解该方程，得到饱水格栅加筋土挡墙的动力响应。算例分析表明，格栅加筋土挡墙在饱水状态下的变形和塑性区分布有明显增大，且呈现外倾变形特征，挡墙的承载力也有较大幅度的降低。     

筋-土剪切带的研究现状与展望

在加筋土挡墙等加筋土结构设计中,竖向加筋层间距的取值是很重要的参数,但在现有规范中对此值要求并不明确。根据对加筋机理的分析,加筋剪切带不仅关系到层间距的取值,而且与加筋土的力学特性密切相关。首先论述了加筋土剪切带的形成原因及其形成过程,然后分别从理论分析、室内试验和数值模拟3方面对国内外学者在加筋土剪切带研究方法和研究成果方面进行了综述,发现已有成果中剪切带厚度显著地受试验仪器和试验条件等的影响,并且指出了现阶段研究过程中存在的一些问题。最后,提出了对加筋剪切带未来发展方向的思考和展望,认为对剪切带的判别、剪切带内土体的应力应变状态以及加筋土复合体的力学特性将是今后主要的研究方向。     

软土地基上加筋土挡墙变形特征的有限元分析

针对在加筋土挡墙设计中,一般不考虑地基变形影响,而软土地基过大变形会造成加筋土挡墙失效的问题,结合某加筋土挡墙实例,利用数值模拟方法建立了软土地基上加筋土挡墙数值模型,分析了软土地基不均匀变形对加筋土挡墙的影响。结果表明:由于加筋土挡墙基底压力的偏心作用,会引起软土地基的差异沉降,对墙体侧向变形及向临空面倾覆有不利影响;加筋土挡墙面板变形主要是由地基不均匀沉降引起的;加筋土挡墙地基的沉降曲线近似线性,面板下地基沉降量最大。参数分析还揭示,地基土的杨氏模量和面板仰角、回填土特性等对加筋土挡墙变形特征均存在较大影响。     

舒布洛克干垒块加筋挡土墙在护岸工程中的应用

舒布洛克干垒块加筋挡土墙,是填土、拉筋、舒布洛克干垒块三者的结合体.填土和拉筋之间的摩擦力改善了土的物理性质,使得填土与拉筋结合成为一个整体,共同抵抗土的侧压力.干垒块独特的后缘结构提高了墙体的抗剪切能力,同时墙体向后形成坡度,重心朝回填土方向后移,提高了其抗倾覆能力.     

自锁式景观砌块加筋挡土结构的设计与应用

介绍砌块仿花岗岩挡土结构的特点和砌块形状,针对砌块挡土结构在我国刚开始应用,没有设计、施工规范的现状,依托可以借鉴的加筋挡土结构和浆砌块石挡土结构设计规范,提出了自锁式砌块加筋挡土结构设计中的地面荷载强度及土压力计算方法、砌块层间稳定验算方法、加筋长度和间距验算方法、挡土结构整体稳定验算方法和施工过程中需要注意的主要问题,为自锁式砌块加筋挡土结构设计人员提供了设计验算内容、验算方法和安全系数取值范围,为现场施工和监理人员提供参考,并为该类型的挡土结构推广应用提供技术支持。     

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。