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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

渗流-流变耦合作用下深覆盖层面板堆石坝性态演化规律

修建在深厚覆盖层上的面板堆石坝地基和部分坝体处于饱和渗流状态,渗流和变形的耦合作用对坝基和坝体的变形具有一定的影响。通过采用Drucker-Prager塑性模型和时间硬化流变模型描述堆石料和覆盖层砂砾石材料的瞬时变形和流变变形,采用Signorini型变分不等式方法描述堆石料和覆盖层多孔介质材料的渗流过程,在此基础上基于动量守恒原理和Kozeny-Carman方程提出覆盖层上面板堆石坝渗流-流变耦合分析方法。基于渗流-流变耦合分析,研究了渗流-流变耦合作用下覆盖层面板堆石坝的力学特性,分析了渗流作用对面板堆石坝长期变形的影响规律,进而讨论了覆盖层上面板堆石坝的变形机制和演化过程。结果表明：覆盖层地基压缩变形使大坝最大变形位置向下移动至0.3倍坝高位置且面板承受较大的拉应力;大坝流变变形是面板堆石坝的重要变形来源,其引起的坝内沉降增量达27.3%,面板拉应力增量达5.1%;渗流效应对大坝流变变形具有一定的影响,但相对于流变效应引起的应力变形增量整体相对较小。