公路路堤边坡条带式加筋土挡墙模型试验及优化设计研究

土工合成材料加筋土技术广泛应用在公路路堤边坡挡墙结构中.公路路堤边坡加筋土挡墙既受到车辆的竖向荷载,也受到来自车辆撞击防护栏、风荷载作用在隔音墙的水平荷载.模型试验以公路填方路堤边坡工程为研究背景,设计加筋土挡墙模型试验及加载装置,模拟施加路堤边坡挡墙上的竖向静荷载、水平瞬时荷载和水平静荷载,研究加筋土挡墙优化设计方法.试验研究以0.2mm厚的白卡纸为面板,采用100g规格的无纹信封用牛皮纸为筋材,中粗砂作为填料.采用理论分析计算方法得出筋带所需面积,通过加筋土挡墙模型试验确定极限荷载大小,应用FLAC3D进行数值模拟和优化分析得到路堤边坡加筋土挡墙优化设计方案.     

软弱地基刚/柔性组合墙面加筋土挡墙数值模拟

 基于软弱地基刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离心模型试验,建立原型挡墙三维精细化有限差分数值模型,探讨挡墙在上覆荷载作用下的性状及受力机制。研究结果表明,数值模型计算结果与离心模型试验结果吻合较好,显示该型挡墙具有很好的承载性能,能适应软弱地基的大变形;挡墙在上覆荷载下产生的变形增量和结构受力与填土内部潜在滑移面位置密切相关,当潜在滑移面位置超过连接件埋深范围时,连接件作用降低,使得挡墙变形和筋材拉力增量明显增大,不均匀沉降显著,而刚性墙面墙背水平土压力和连接件拉力减小;由于“张力膜效应”,下面布置有连接件的筋材较下面无连接件的筋材,其拉力要大一些;上覆荷载引起的作用在组合墙面上的水平荷载可采用朗肯主动土压力计算,设计上,宜按连接件多承担水平荷载考虑。     

基于正交设计方法的加筋土挡墙侧向变形影响因素敏感性分析

以某座玻璃纤维土工格栅加筋土挡墙为依托,基于正交设计的科学方法,利用大型有限差分软件FLAC3D对该加筋环挡墙进行数值计算,得到了侧向水平位移沿挡墙高度方向的分布规律,计算结果表明,填料摩擦角、筋材间距、面板厚度、加筋长度对加筋土支挡结构侧向水平位移的影响程度依次递减;最大侧向位移值随加筋长度、面板厚度、填料内摩擦角增大而减小,随竖向加筋间距的增加而递增。研究成果可为加筋土挡墙设计及后续研究提供一定参考。     

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.     

水平静–动荷载作用下加筋土挡墙变形破坏机制研究

实际工程中加筋土挡墙除承受竖向荷载作用,还承受着水平向的静荷载和冲击荷载作用。鉴于此,对水平静–动荷载作用下的加筋土挡墙进行室内模型试验,分别对挡墙变形、水平土压力、筋材应变及潜在破裂面进行归纳和总结,探究其变形破坏机制。结果表明:减小加筋间距、增大筋材长度可增强加筋土挡墙的稳定性,并有利于控制变形,对于抵抗冲击荷载作用,增加筋材长度更为有效;加筋土挡墙在水平静荷载作用下变形和土压力均呈渐进式发展,但在各级冲击荷载作用下,其变形和土压力均发生明显的"阶梯式"突变;静、动荷载作用下筋材应变均呈现单峰值状态,总体上部大、下部小,与挡墙变形一致;与竖向荷载破坏模式不同,当筋长为0.75H(H为墙高)时,静、动荷载作用下加筋土挡墙均表现为加筋区末端破坏,但筋长增加至1.5H时,静、动荷载下挡墙破坏模式不同。研究成果不但为水平荷载作用下加筋土挡墙的设计研究提供依据和参考,同时还可丰富加筋土理论。     

基于FLAC~(3D)的加筋土挡墙施工过程仿真分析

利用FLAC3D对一座组合式加筋格宾路堤挡墙进行了施工过程仿真,研究了施工过程中加筋土挡墙的侧向变形、筋带拉应力和挡墙稳定性的变化。结果表明,施工过程仿真分析可以再现施工过程中挡墙内部的应力应变发展过程;随着挡墙施工的进行,挡墙的变形逐渐增大,最大变形的发生位置由地基土体逐渐向挡墙面墙转移;筋材的拉应力逐渐增大,但不同部位筋材的拉应力分布规律不同;随着挡墙高度增加,挡墙的稳定性减小。     

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。     

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。     

超高三级加筋土挡墙聚丙烯复合拉筋的拉力研究

1　引　　言 加筋土挡墙是由填土、在填土中布置的带状拉筋和挡墙面板组成的整体复合结构 ,其重量轻、构件可预制、墙面可直立或倾斜 ,且施工简单、工程造价低 ,已有一定量用于三峡移民工程建设中。该结构形式复杂 ,三种组成材料的性质差别较大。本文采用离心模拟技术研究加筋土挡墙中带状拉筋的拉力。该技术是评定工程设计和工程措施、检验数值计算方法、进行机理研究和探索新理论以及分析工程事故的重要手段。2　加筋土挡墙的离心模型试验三峡移民工程中某道路加筋土挡墙[1] 共分三级(见图 1) :第三级挡墙为钢筋混凝土钻孔灌注桩基础 ,桩直径为 1.4ｍ ,桩长 2 9ｍ ,嵌入下部基岩 5ｍ ;第二级和第一级挡墙     

加筋土挡墙稳定性模型试验研究

通过模型试验,采用牛皮纸作为砂土中加筋材料,硬纸板作为挡墙,研究了不同筋条长度、宽度、筋条水平及竖向不同间距下挡墙所能承受的最大荷载,定量分析了各方案下加筋土挡墙的稳定性及各因素对挡土墙稳定性的影响,提出了增强加筋土挡墙稳定性的方法。     

格宾加筋土挡墙抗震性能及数值分析

基于有限差分程序FLAC3D动力分析模块,建立水平地震作用下格宾加筋土挡墙足尺数值模型,通过抗震模型试验结果验证数值模型的可靠性,分析不同强度地震波作用、不同竖向加筋间距时,格宾加筋土挡墙的水平位移响应、震陷、加速度响应及破坏模式,在此基础上,提出格宾加筋土挡墙抗震设计相关措施与建议。结果表明:在不同峰值加速度作用下,格宾加筋土挡墙没有出现倒塌破坏,在较大的水平位移及沉降发生后仍能继续承载,表现出良好的抗震性能;在地震波频率特性基本不变的情况下增长加速度峰值,墙面加速度放大系数有减小的趋势;格宾加筋土挡墙建造于7度及以下、8度、9度及以上抗震设防区时,格宾网竖向间距分别不宜大于1.0m、0.75m、0.5m;水平地震作用下挡墙潜在破裂面为双线段组合形式;提出格宾加筋土挡墙抗震设计位移控制标准。     

基于离心试验的环形加筋挡墙破坏形式试验研究

环形加筋挡墙破坏形式的研究目前还处于相对空白阶段。笔者通过2组离心模拟实验,对环形加筋挡墙的破坏形式和变形特征进行了研究,初步判定了环形加筋挡墙的破裂面形状与“0.3H”破裂面相似,呈折线形。通过对挡墙破裂面附近监测点的位移对比分析研究表明:环形加筋形式对挡墙破裂面的开展有良好的限制作用,能使墙体的侧向位移变化更加均匀;环形加筋形式对约束挡墙侧向变形的能力较竖向变形能力强。     

水平与竖向地震作用下土工格栅加筋土挡墙动力分析

应用动力弹塑性有限元方法,研究了各种设计参数对土工格栅加筋土挡墙动力响应的影响。应用了可以描述砂性土非线性静动力性能的弹塑性模型模拟填土;采用可以描述土工格栅在反复受载情况下滞回性质的边界面弹塑性模型模拟加筋层;土与结构的相互作用由一种可以描述界面滑移、脱开及闭合的有厚度薄层单元模拟。在有限元分析中同时考虑了水平与竖直两种地震激励。研究内容包括竖向地震影响、加筋长度、加筋层间隔、面板预制混凝土块重量、面板与填土界面摩擦角、预制混凝土块之间摩擦角等对加筋土挡墙变形、加筋层内力等的影响。     

某地铁车站软土深基坑加固效果研究

采用水泥土搅拌加固软土深基坑土体是工程中常用的有效方法。本文采用有限差分软件FLAC3D建立某地铁车站深基坑的数值计算模型,并对未加固和加固两种设计方案进行了施工全过程数值模拟,对两种方案的土压力、地下连续墙水平位移以及邻近铁路路堤沉降的模拟计算结果进行了对比分析。结果表明:三轴水泥土搅拌桩对于软土深基坑加固效果显著,能够有效的减少围护结构的侧向位移和地表沉降;当周边环境对基坑变形有严格要求时,对土体进行加固,提高土体强度是十分有效的措施。     

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。     

水平地震作用下双级加筋土挡墙格栅应变及破裂面分析

基于大型振动台模型试验,研究水平地震荷载作用下双级土工格栅加筋土挡墙的格栅应变和潜在破裂面规律。用福建砂作为回填砂、混凝土砌块作为挡墙和土工格栅作为筋材构成了试验模型。模型高度1.8 m。输入地震波为卧龙波和EL-Centro波,共9个试验工况。试验结果表明,随着峰值加速度增大,应变值增大,且应变最大值点向土体内部扩展。潜在破裂面随峰值加速度增加逐渐向土体内部扩展。综合已有破裂面计算方法,提出了考虑平台宽度的双级折线型破裂面模型,模型可为双级加筋土挡墙设计计算提供参考。     

倾斜面墙加筋挡墙施工过程仿真与潜在破裂面分析

在现场监测的基础上,利用FLAC3D对湖南湘潭至衡阳西线高速公路K124＋300路段的倾斜面墙加筋土挡墙进行了施工过程仿真,研究了施工过程中墙内竖向土压力、侧向土压力、侧向变形以及筋带应变的发展过程和挡墙潜在破裂面形态。结果表明,对加筋土挡墙进行施工过程仿真分析可以再现施工过程中挡墙内部的应力应变发展过程;加筋土挡墙的...     

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。     

加筋土挡墙筋材层间距的研究

从平面布筋率的角度得出了加筋土挡墙筋材的最大层间距。假定加筋土挡墙破裂面为H/2折线型破裂面,考虑填料的粘聚力c的作用,用极限平衡法导出了筋材的最大层间距的计算公式。通过与前人试验结果的比较,表明该公式是可行的。