土工格栅加筋控制效果数值分析

选取大庆至广州高速公路衡水段某加筋土挡墙为工程背景,选取MIDAS/GTS建立3D数值计算模型对土工格栅加筋控制效果进行了研究.通过对加筋土挡墙设计参数分析和对数值模型的假定,并根据力学特征建立模型.利用MIDAS/GTS,重点分析挡墙侧向位移与格栅轴力变化特征,并对加筋土挡墙位移的影响因素进行研究,提出了格栅加筋间距与长度等参数对土挡墙的控制效果的影响.     

静动载下筋材变化对加筋土挡墙性能影响分析

为了研究动静荷载下,加筋长度及筋材类型变化对加筋土挡墙工作性能的影响,进行了7种工况下的加筋土挡墙模型试验,对比分析了加筋土挡墙的水平土压力、水平土压力系数、墙面水平位移和加载板竖向沉降及筋材应变等参数的发展规律。试验结果表明:动载下加筋土挡墙筋材应变随着加载时间的增长、加筋长度的减小、位置高度的增加而增大,且顶层筋材应变远远大于其他层;加筋长度及筋材横肋的减少明显降低挡墙的承载性能,格栅横肋减少导致挡墙极限承载力降低18% ,加筋长度减少使面板水平位移最大增大了2.2倍;与静载作用下相比,动载下土工格栅的侧向约束作用及网兜效应能够得到更好地发挥。     

土工格栅粉煤灰挡墙加筋作用应用研究

土工格栅加筋土挡墙在土木工程中应用广泛,土工格栅的加筋作用以及筋材在挡墙设计中的计算需要进一步完善.利用FLAC3D有限元分析软件,对未设置和设置土工格栅加筋体的粉煤灰挡墙进行数值模拟分析,研究土工格栅的加筋作用对粉煤灰挡墙稳定性的影响,得到土工格栅加筋挡墙的设计参数.数值模拟结果表明:粉煤灰挡墙高度大于6m时,安全系数偏低,需要在粉煤灰挡墙中加筋来提高其安全系数,保证挡墙的稳定性.对墙高为8m的土工格栅粉煤灰加筋挡墙进行模拟分析,当增大加筋间距时,挡墙的侧向和竖向位移都增大,挡墙的最大竖向位移发生在挡墙的上部,最大侧向位移发生在挡墙中下部位;墙高为8m的土工格栅粉煤灰挡墙的合理加筋间距为0.8m.     

台阶式加筋土挡墙面板水平位移与稳定性关系研究

为研究台阶式加筋土挡墙面板水平位移特征及其最大水平位移与稳定性的量化关系，采用验证的有限差分数值方法确定挡墙面板水平位移和每层筋材最大拉力，并借助强度折减方法确定相应挡墙的稳定系数，进而参数化分析填土及地基土性质、筋材性质和分级模式对面板水平位移及挡墙稳定性的影响，结果表明：(1)针对两级加筋土挡墙，保持其他参数不变：增加填土内摩擦角φ或黏聚力c，挡墙自稳能力增强，最大水平位移和实际筋材最大拉力均明显减少；增加上级或下级挡墙筋材长度，面板最大水平位移呈减少趋势，挡墙稳定系数相应增加，当上级筋材长度为0.7H(H为总墙高)和下级筋材长度为0.6H时，挡墙变形和稳定系数趋于稳定；减少筋材层间距或增加筋材刚度，挡墙最大水平位移减小，而稳定系数相应增加。(2)针对各级挡墙均分总墙高的台阶式加筋土挡墙，增加台阶宽度，面板最大水平位移先减小后渐趋稳定，对于规范推荐的填土(φ=34°)，确定相邻两级挡墙互不影响的临界台阶宽度为1.2倍分级墙高。(3)当台阶式加筋土挡墙总墙高和相对台阶宽度不变时，增加分级数导致最大水平位移和稳定系数均呈先减少后增加的趋势；两级加筋土挡墙上、下级墙高比不大于1时，墙高比...     

格栅条带式加筋胎面挡土墙变形性能数值计算

采用土工格栅加筋的方法提高废旧轮胎挡墙的承载性能,促进废旧轮胎挡墙的推广应用,通过数值计算方法分析了不同墙顶荷载下有无土工格栅加筋的废旧轮胎挡墙的水平变形与竖向沉降反应特征,得出铺设土工格栅加筋的方法可显著减小墙体的水平变形和竖向沉降,提高废旧轮胎挡墙结构的承载能力,随着外荷载的增加,墙体变形模式依次呈凹凸微小变化型、“弯弓”型、“似弯弓”型和“鼓腮”型和直线型。考虑土工格栅的加筋长度、竖向加筋间距以及格栅加筋刚度3种因素对废旧轮胎+土工格栅加筋土挡墙的水平变形的影响,得出在废旧轮胎加筋土挡墙设计中,建议土工格栅的加筋长度选取范围为0.5H～0.7H,土工格栅竖向间距的选取范围为0.4 m~0.7 m,格栅刚度不宜大于5 000 kN/m。     

加筋土挡墙筋材铺设参数优化研究

筋材布设参数是加筋土挡墙设计的关键内容之一.以充分利用筋材抗拉抗拔性能为目标,基于土压力变系数法和0.3H(H为挡墙高度)型潜在破裂面,分析加筋间距与筋材长度的关系,建立加筋间距为定值时筋材长度的计算方法和筋材锚固长度为定值时加筋间距的确定方法,并通过实例计算对比分析不同筋材布设参数确定方法下挡墙内筋材的消耗量.研究表...     

包裹式加筋土挡墙的变形特性及影响因素研究

 通过离心模型试验和FLAC2D数值模拟,研究软土地基包裹式加筋土挡墙的变形特性及其影响因素。离心模型试验表明,包裹式加筋土挡墙工后的侧向变形较小,包裹式的加筋墙面起到了传统面板的作用。采用基于离心模型试验的FLAC2D数值模拟,通过改变筋材的长度、布置间距(竖向)和刚度,探讨三者对挡墙变形特性的影响,结果表明,筋材的布置间距对挡墙变形的影响最显著,在实际工程中3个参数都应该控制在一定范围内。研究结果可为相关工程提供一定的参考及建议。     

面板和筋材刚度对加筋土挡墙工作性状的影响

利用有限元法研究了面板和筋材刚度对不同坡度下加筋土挡墙应力变形特性的影响。结果表明:斜坡加筋土挡墙的面板侧向位移和侧向土压力比修筑在水平场地上的挡土墙更高,同时,侧向土压力随面板刚度的增大以及筋材刚度的减小而增大,面板侧向位移随筋材刚度的增大而减小,但随着面板刚度的增大,面板侧向位移呈现先减小、后增大的趋势,面板最大侧向位移所处的位置由面板中部上移至顶部,并产生了类似悬臂结构的绕墙趾转动趋势,同时,面板的挠曲也逐渐减小。研究结论可为加筋土挡墙在山区公路修筑中的应用提供一定指导。     

考虑筋材蠕变-温度耦合效应的加筋土挡墙变形分析

基于既有土工合成材料筋材蠕变试验结果及蠕变特性分析，构建一种考虑蠕变-温度耦合效应的筋材本构模型，并利用二维瞬态热传导方程，建立计算加筋土挡墙温度的有限差分公式，进而确定加筋土挡墙温度并结合筋材本构模型计算面板水平位移和筋材最大应变，综合分析了初始温度、温度幅值、筋材层间距、墙顶超载、填土内摩擦角和导热率等因素对挡墙水平位移和筋材应变的影响。计算结果表明：挡墙竣工后初次环境温度升温过程使面板水平位移和筋材最大应变增加明显，后续温度周期性变化时挡墙变形增长缓慢；挡墙初始温度越高，其初期变形增加明显，而增加温度幅值导致面板长期变形量增加明显；增加墙顶超载、筋材层间距或减小填土摩擦角，导致相同时间内面板水平变形增加明显；填土导热率对面板水平位移和筋材最大应变的影响较小；环境温度周期性变化下，3 a内挡墙最大水平位移δ_max与墙高H比值δ_max/H变化范围在0.9%～1.5%；筋材最大应变靠近面板且最大值接近10%的限值，实践中应重点关注靠近面板的筋材长期性能变化对加筋土挡墙变形和稳定性影响。     

高烈度地震区高大加筋土挡墙地震反应特性与抗震设计措施研究

运用有限差分方法分析汶川地震中发生破坏的双级加筋土挡墙破坏机理,并与震害调查结果比较。在此基础上,讨论面板厚度、平台宽度及墙面坡角对双级加筋土挡墙动力响应的影响。计算结果表明:地震作用下各级挡墙绕着基础发生水平转动变形,最大水平变形发生在墙顶,沉降变形主要发生在上级挡墙墙面附近,水平变形和沉降变形随输入地震动的增大而增大;在高烈度地震区(峰值加速度为0.4g),挡墙的水平变形随平台宽度的增大而增大,挡墙的沉降变形随平台宽度的增大而减小,并且改变平台宽度不会改变挡墙的变形特性;与直立挡墙相比,倾斜挡墙的水平变形和沉降变形明显减小。研究结果对高烈度区高大加筋土挡墙的抗震设计有一定的参考价值。     

交通荷载下台阶式加筋土挡墙动力响应的试验研究

台阶式加筋土挡墙在山区道路边坡支挡结构中应用广泛,针对总高相同的二级台阶式加筋土挡墙开展1∶3大型缩尺模型试验,首先分析交通循环荷载作用下台阶宽度D对加筋土挡墙顶部基础沉降比的影响,进而选取D=0.4H2(H2为下级挡墙高度)的台阶式加筋土挡墙,研究交通荷载幅值及频率变化时,挡墙位移、土压力、筋材应变和潜在滑动面的动力响应规律。结果表明:加载初期挡墙顶部沉降和面板水平位移增加明显,但随循环次数增加呈收敛趋势;面板最大水平位移出现在上级墙高约0.85H(H为总墙高)处,且分布模式几乎不受幅值及频率变化影响;荷载幅值和频率对上级挡墙筋材应变的影响明显,下级挡墙筋材在上级墙趾下方处应变较大;二级挡墙水平土压力值沿墙高均呈顶部与底部小而中部较大的分布形式;上级挡墙潜在破裂面随荷载幅值增大而下移,由局部破坏逐渐向深层整体破坏演变;填筑过程将使下墙近面板处垂直应力增至约为1.5倍自重。研究结果将为台阶式加筋土挡墙设计与施工提供有益指导。     

循环荷载作用下黏性土加筋挡墙有限元动力特性分析

在循环荷载作用下,对加筋土挡墙进行有限元模拟分析,研究黏性土加筋土挡墙的动力特性.重点研究挡墙回填土为黏性土条件下,不同加筋材料、动荷载峰值加速度对加筋土挡墙的影响.由计算结果认为在循环荷载作用下加筋土挡墙水平位移受动荷载峰值加速度影响较大,加筋土挡墙最大位置出现在挡墙下部,黏性回填土的加筋土挡墙变形量要小于砂土回填的加筋土挡墙.     

重力式加筋土挡墙设计参数的影响分析

重力式加筋土挡墙是将传统重力挡墙和普通加筋土挡墙相结合的一种新型挡墙。采用FLAC程序,模拟先浇筑重力挡墙,后填筑墙后加筋土的施工顺序,在已完成一个典型重力式加筋土挡墙从墙后填土到墙顶和墙顶堆载完成以后两个阶段数值模拟,掌握其工作性状的基础上,进一步对重力挡墙刚度、墙后填土性质、加筋土工格栅性质、加筋长度和间距等主要影响因素进行数值模拟分析,为设计参数的合理选择提供依据。     

多级加筋土复合式挡墙的现场试验

在现场对由L型挡土墙与加筋土挡墙形成的多级加筋土复合式挡墙进行了原位试验。试验表明:土压力和拉筋应变随上覆填土厚度增加而增大,但增速却减小;L型挡土墙的加筋土体底部竖向土压力沿筋长方向在加筋土施工期间呈非残性分布,在其上的中且上级模块式加筋土挡墙的竖向土压力施工期呈明显的非线性分布,但最大值均靠近拉筋尾部;L型加筋土挡墙的拉筋应变非常小,且曲线只有一个峰值;模块式加筋土挡墙的加筋土体底部竖向土压力沿筋长方向起初呈线性分布且大小基本相同,但随着填土厚度的增大而呈明显的非线性分布,且出现双峰值;中、上级挡墙的墙面板基底竖向应力随填土厚度的变化形式基本一样,且随填土厚度的增大先是内侧大于外侧,而后是外侧大于内侧;模块式加筋土挡墙的墙背侧向土压力沿墙高、拉筋应变沿筋长方向均呈非线性分布,且实测值均较小。     

多级加筋土复合式挡墙的现场试验

在现场对由L型挡土墙与加筋土挡墙形成的多级加筋土复合式挡墙进行了原位试验。试验表明:土压力和拉筋应变随上覆填土厚度增加而增大,但增速却减小;L型挡土墙的加筋土体底部竖向土压力沿筋长方向在加筋土施工期间呈非残性分布,在其上的中且上级模块式加筋土挡墙的竖向土压力施工期呈明显的非线性分布,但最大值均靠近拉筋尾部;L型加筋土挡墙的拉筋应变非常小,且曲线只有一个峰值;模块式加筋土挡墙的加筋土体底部竖向土压力沿筋长方向起初呈线性分布且大小基本相同,但随着填土厚度的增大而呈明显的非线性分布,且出现双峰值;中、上级挡墙的墙面板基底竖向应力随填土厚度的变化形式基本一样,且随填土厚度的增大先是内侧大于外侧,而后是外侧大于内侧;模块式加筋土挡墙的墙背侧向土压力沿墙高、拉筋应变沿筋长方向均呈非线性分布,且实测值均较小。     

加筋土桥台抗震性能影响因素试验研究

目前,关于加筋土桥台抗震性能的影响因素的研究工作主要偏重于数值分析,且未涉及对面层连接型式的影响研究。通过振动台缩尺模型试验研究水平地震作用下加筋间距、加筋长度、筋材刚度和面层连接型式等因素对加筋土桥台抗震性能的影响。研究结果表明,加速度响应和承载区中心下竖向土压力受加筋间距、加筋长度和筋材类型（包括筋材刚度和面层连接型式的不同）的影响很小。面层侧向位移和筋材应变受加筋间距的影响较大,加筋间距翻倍导致面层侧向位移和筋材应变成倍增长;加筋长度和筋材刚度的变化对面层侧向位移的影响则较小,对筋材应变的影响更小;面层连接型式则对面层侧向变形的模式有较大影响。各变量因素对面层侧向土压力的影响较小,影响规律不太明显。研究的变量因素中,加筋间距和面层连接型式对加筋土桥台的抗震性能的影响较大。     

台阶格栅加筋土墙土压力的模型试验研究

 为研究多级台阶式格栅加筋墙的工作机制和力学特性，在室内修建一个长8.0 m，宽3.0 m，高4.5 m的模型槽。在模型槽中对3.0 m×1.5 m的3级台阶格栅加筋土挡墙和2种格栅网格尺寸进行系列模型试验。测试格栅加筋土挡墙面板后的土压力、加筋体后土压力、加筋土各分层土压力及地基应力等。试验发现加筋体内各点的土压力与传统的土压力理论计算值不一致，土压力分布与基础条件及加筋体高度密切相关；加筋体基础的位移对加筋体的力学特性影响较大，它会引起加筋土体内应力的重分配，即当位移较大时挡墙地基应力呈现V型分布，较小时按斜线分布；面板后侧竖向和侧向土压力沿墙高均呈现顶部和底部小中间大的外凸型分布，加筋体后土压力亦有同样的趋势，只是外凸程度较小；加筋体内力学特性变化与格栅网格尺寸也有一定关联。     

土工格栅加筋土柔性桥台结构性能的试验研究

基于静载作用下加筋土柔性桥台结构工作性能的试验研究,综合对比分析桥台基础距下部挡墙面板的距离D对柔性桥台结构极限承载力、下部挡墙变形特点、筋材应变和土压力的影响。试验结果表明：当下部加筋挡墙中筋材长度为整体桥台高度时,桥台结构极限承载力随偏移距离D增加呈现先增加后减小趋势,且在D为0.4H_L(H_L为下部挡墙高度)时达到最大值;加筋柔性桥台整体结构加载至破坏前一级载荷时,桥台基础沉降与台背加筋土顶部沉降均呈近似线性变化,且D/H_L为0.4时二者差异沉降最小;挡墙面板顶部的水平位移明显大于中、底部,且挡墙水平位移与挡墙高度比值均小于1%;挡墙中各层筋材应变最大值随D增加而逐渐向远离面板方向发展,且D为0.4H_L时台背加筋土和下部挡墙加筋中筋材的应变相差不大,整体柔性桥台结构工作性能达到最佳状态。     

冻融循环作用下加筋土挡墙温度场与变形特性研究

为了研究季冻区冻融循环作用下土工格栅加筋黏性土挡墙内部温度场与变形特性,通过开展室内缩尺模型试验并结合ABAQUS有限元数值分析,研究了冻融循环作用以及循环次数对加筋土挡墙内部温度场、顶部与面板变形的影响规律。研究结果表明：加筋土挡墙在-15℃低温和35℃高温的冻融循环作用下,环境温度对挡墙内温度场影响显著,影响范围约为距面板后0.3m和顶部表面以下0.4m区域内;挡墙竖向截面温度呈周期性变化,其变化规律几乎不受冻融循环次数影响,但温度变化的滞后性随深度增加明显增强;在-15℃低温作用下,挡墙顶部与面板发生明显冻胀变形,而在35℃高温作用下,挡墙顶部发生融沉现象且面板变形减小;挡墙顶部与面板变形主要发生在初次冻融过程中,随后在第2～5次冻融循环作用下波动幅度减小,研究结果将为季冻区加筋土挡墙设计提供参考。     

软土地基加筋土挡墙数值模拟及稳定性探讨

 对一软土地基加筋土挡墙建立二维数值模型,模拟其在分级堆载情况下挡墙和地基内的沉降、水平位移、土压力,以及土工格栅轴向应变的变化规律,模拟结果与现场实测结果基本吻合。采用有限元强度折减法计算的挡墙稳定性和滑裂面位置与实测情况一致,表现为深层滑动失稳。模拟和实测的各层筋材最大应变出现在距墙面4～6 m的位置,与目前土工合成材料加筋挡墙设计理论的朗肯破坏面位置不同,其原因是目前的挡墙设计理论基于刚性地基假定,未考虑地基变形对筋材应变分布及稳定性的影响。采用该数值模型探讨加长挡墙底部筋材对其稳定性的影响,得出挡墙稳定性与底部筋材加长长度和层数关系密切。得到的挡墙稳定性与筋材加长长度和层数的关系曲线,对于软土地基加筋土挡墙设计有指导意义。