土工格栅加筋路堤的机理分析

论述了土工格栅的性能,分析了土工格栅加筋路堤中筋材与土的相互作用,并介绍了土工格栅加筋机理的理论依据和试验分析,指出土工格栅是一种良好的路用加筋材料,其加筋路堤的作用主要通过土工格栅筋材的拉力激发来实现。     

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。     

交通荷载作用下桥头跳车的加筋效应分析

采用土工格栅与土动力相互作用模型并计入格栅纵肋、横肋效应,对某桥台试验进行了加筋和不加筋对比分析,结果表明:土工格栅被拉伸后形成的兜起效应提高了路基的承载能力、减小了填土内的破坏区域,有效地消减由于交通荷载作用产生的桥台与填土之间的沉降差。     

基于FLAC3D的加筋路堤地震响应分析

文中采用有限元差分软件FLAC3D从加筋路堤的水平向峰值速度、水平峰值土压力两个角度,研究双向土工格栅和三向土工格栅在不同地震烈度作用下的动力性能。结果发现:地震烈度为7度时,双向格栅加筋土路堤的水平向峰值速度随着监测点高程的增加而增大,水平向峰值土压力随着监测点高程的增加而减小;同一高程处,三向土工格栅加筋路堤的水平向峰值速度和土压力比双向格栅加筋土路堤小很多。当地震烈度增大到8度时,三向格栅加筋路堤比双向格栅加筋路堤的上述现象更加明显,动力性能优于二向土工格栅。     

塑料土工格栅在加筋土档土墙的应用

塑料土工格栅是一种新兴的土工合成材料 ,近年来在加筋土挡土墙中得到广泛的应用。文中详细叙述了塑料土工格栅加筋土挡土墙的特点 ,塑料土工格栅与土相互作用的两种加筋机理 :摩擦加筋理论和似粘聚力理论 ,总结了塑料土工格栅加筋土挡土墙的优越性     

塑料土工格栅在加筋土挡土墙的应用

塑料土工格栅是一种新兴的土工合成材料，近年来在加筋土挡土墙中得到广泛的应用。文中详细叙述了塑料土工格栅加筋土挡土墙的特点，塑料土工格栅与土相互作用的两种加筋机理：摩擦加筋理论和似粘聚力理论，总结了塑料土工格栅加筋土挡土墙的优越性。     

土工格栅加筋土挡土墙设计参数的弹塑性有限元研究

土工格栅加筋土挡土墙在水利、交通及城建等领域的应用越来越广泛。在模拟日本PWRI原型实验墙的基础上 ,应用弹塑性有限元法研究该种结构的各项设计参数 ,包括土的性质、加筋长度、加筋层间隔以及土体与面板的相互作用特性等。为了能够准确的描述加筋土挡土墙结构的性状 ,应用先进的弹塑性模型模拟墙体各个组成部分 ,其中土体用可以描述土体压力相关特性的广义塑性模型模拟 ,土工格栅应用弹塑性边界面模型模拟 ,而土与结构的相互作用应用可模拟滑移、脱开以及闭合的有厚度薄层滑移单元模拟。通过有限元分析 ,得到一些有助于土工格栅加筋土挡土墙设计的结论     

土工格栅加筋挡土墙稳定性研究

通过MIDAS/GTS有限元软件,数值模拟了土工格栅加筋挡土墙的稳定性,分析了在不同土层位置上土工格栅加筋挡土墙水平位移及拉应力的变化情况,为土工格栅在加筋挡土墙中的应用提供了依据。     

基于BOTDA的土工格栅加筋膨胀土湿胀干缩特性试验

为了研究土工格栅加筋膨胀土湿胀干缩特性,制作了玄武岩纤维土工格栅加筋膨胀土和素膨胀土矩形槽试样,将传感光纤布设在土工格栅上和土层中,进行了湿胀干缩试验,利用布里渊光时域分析仪(BOTDA),得到素膨胀土和土工格栅加筋膨胀土试样在湿胀干缩过程中的光栅应变,对比分析两种土样应变分布特征。试验结果表明:在膨胀土湿胀干缩过程中,随着含水率的变化,加筋膨胀土平均应变变化量和变形小于未加筋膨胀土,反映了土工格栅对膨胀土体变形的约束作用和抑制裂隙发展的效果。     

高速公路路基加宽土工格栅加筋优化技术研究

基于分析高速公路改扩建工程新老路基间不协调变形的原因、控制技术方法及控制标准,对高速公路改扩建路基加宽土工格栅加筋优化技术进行了研究。以京港澳高速公路石家庄至磁县（冀豫界）段改扩建工程典型试验段为研究对象,建立了高速公路路基加宽有限元计算模型,分析了施工期路基填筑高度和竣工后15 a的地表附加沉降、附加水平位移和路面横坡比变化规律。采用土工格栅加筋新路基技术,通过改变土工格栅的弹性模量、加筋层数和加筋长度等技术参数,研究分析了土工格栅参数变化对路基表面沉降量及路面横坡比的影响。根据计算结果提出了高速公路路基加宽土工格栅加筋优化设计技术方案,该研究结果为高速公路改扩建土工格栅加筋路基设计提供了技术参考。     

Effect of particle shape on the response of geogrid-reinforced systems: Insights from 3D discrete element analysis

Understanding soil-geogrid interaction is essential for the analysis and design of reinforced soil systems. Modeling this interaction requires proper consideration for the geogrid geometry and the particulate nature of the backfill soil. This is particularly true when angular soil particles (e.g. crushed limestone) are used as a backfill material. In this study, a three-dimensional (3D) discrete element model that is capable of capturing the response of unconfined and soil-confined geogrid material is developed and used to study the response of crushed limestone reinforced with geogrid and subjected to surface loading. The 3D shape of the crushed limestone is modeled by tracing the surface areas of a typical particle and fitting a number of bonded spheres into the generated surface. Model calibration is performed using triaxial tests to determine the microparameters that allow for the stress-strain behaviour of the backfill material to be replicated. To demonstrate the role of particle shape on the soil-geogrid interaction, the analysis is also performed using spherical particles and the calculated response is compared with that obtained using modeled surfaces. The biaxial geogrid used in this study is also modeled using the discrete element method and the unconfined response is compared with the available index test results. This study suggests that modeling the 3D geogrid geometry is important to accurately capture the geogrid response under both confined and unconfined conditions. Accounting for the particle shape in the analysis can significantly enhance the predicted response of the geogrid-soil system. The modeling approach proposed in this study can be adapted for other reinforced soil applications.     

Independent Reinforced Soil Structure with Pile Foundation—Piled Geo-Wall: An Experimental Study on the Application to Seismic Measure for Embankment—

Our aim in this study was to achieve an independent reinforced soil structure with pile foundation that can be applied to such structures as earth retaining walls and countermeasures against the collapse of embankments or rockfall impact built on narrow construction sites, such as on slopes. In order to confirm the effectiveness of the application of pile foundation to reinforced soil structures by geogrid for improvement of the lateral resistance of the structure and to investigate the interaction between pile and reinforced soil structure, a dynamic centrifuge model test (25 G) was carried out. Two geogrid reinforced soil, one with piles and one without, were used in a countermeasure to reduce the deformation of a road embankment built on a slope in the event of an earthquake, and the effectiveness of the pile foundation to the reinforced soil structure was considered with regard to it affected the road surface. The details and the results of the dynamic centrifuge model test, as well as the interaction between pile and reinforced soil structure are described, and the effectiveness of the application of pile foundation to reinforced soil structure is discussed in this paper.     

土工格栅–土体界面特性大型直剪试验研究

土工格栅与土体的界面特性直接影响了加筋土工程的安全和稳定性,土工格栅两侧为不同材料的界面特性研究还较少。采用双向土工格栅为加筋材料,对其两侧分别为不同含水率粉质黏土及不同粒径石英砂的界面特性开展一系列的大型室内直剪试验,分析法向应力、粉质黏土含水率、剪切速率、石英砂粒径及粉质黏土压实系数等因素对土工格栅–土体界面抗剪强度的影响。结果表明:土工格栅–土体界面抗剪强度与法向应力呈线性相关,符合莫尔–库仑理论;粉质黏土含水率的变化对土工格栅–土体界面抗剪强度有较大的影响,在最优含水率时其界面抗剪强度指标最高;剪切速率的大小和石英砂的粒径变化对土工格栅–土体界面的抗剪强度有一定的影响,其影响范围分别在±10%和±7%内;粉质黏土压实度的增加能有效增加界面抗剪强度,压实系数越高,其提高幅度越大。这些影响应在工程应用中适当考虑。     

格栅加筋土挡墙流固耦合动力响应的有限元解法

格栅加筋土挡墙由面板、格栅和填土组成,其流固耦合结构特性越来越引起工程界的关注。文中根据格栅加筋土挡墙筋土相互作用特点,将土工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。基于自洽理论导出筋土复合材料的本构模型,引入饱和多孔介质模型来模拟填土和筋土复合材料,依此建立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分析方程,利用Newmark逐步积分法求解该方程,可得饱水格栅加筋土挡墙的动力响应。     

考虑群桩效应的大刚度结构的地震反应分析

基于改进的Gazetas均质土中桩-土-结构相互作用三步法计算模式,引入轴向力影响导出了一种计算层状介质中动力相互作用的新方法,扩展了群桩-土相互作用简化法的应用范围。在考虑群桩效应的基础上,对两种规范未要求进行共同作用计算的新型大刚度高层结构(带交叉斜撑的钢管混凝土框架结构和配筋砌块砌体剪力墙结构)进行了群桩-土-上部结构体系的地震反应分析。分析表明,引入群桩运动相互作用后的一体化抗震设计,可以从量化和定性两方面来较为简捷、准确地预估体系的共同作用效应程度,而按一般概念上的单纯根据位移的增大或加速度的减少来判别共同作用的产生大小是不合理的。配筋砌块砌体剪力墙结构在一定的桩土条件下反而会有更强的动力相互作用效应。上述两种新型结构都应纳入规范考虑上下部共同作用的结构体系的范畴。最后,提出了一个可以综合考虑多项影响参数的量化判别公式,可以快速判别群桩-土-上部结构是否需要开展相互作用的计算。     

强夯置换碎石墩法在公路软土地基处理中的应用

以武汉市黄鹤路市政道路工程为例,介绍了强夯置换碎石墩法处理软土地基施工技术及质量检测方法,探讨了强夯置换设计与施工中各项参数的选择问题,并结合工程实际加以验证。     

风致土-结构动力相互作用模型探讨

相比于实际建筑,风洞试验模型尺寸较小,已有的介入试验方法,对有土体参与的风洞试验模型结果影响较大。因此,有土体参与的风洞试验未见报道。人工合成透明土试验方法为风致土-结构动力相互作用模型试验提供了新思路。可利用透明土,构造无损可视化动态风致土-结构试验模型,研究风致土-结构动态反应规律,直接观察风致结构、桩体及土体内部运动过程,理清风致地基-基础-结构整体响应规律及机理。     

双塔楼大底盘地下建筑地震土压力分析

建立了双塔楼大底盘土-结构动力相互作用的三维有限元分析模型,采用地震时程反应分析方法确定作用于多塔楼大底盘结构地下建筑的地震土压力.通过改变地下室周边框架结构的外挑跨数和塔楼间裙房部分的框架跨数,计算了不同地下窒平面布置和刚度分布对地震土压力分布特征的影响.结果表明地下结构地震土压力在地表处具有最大值,且远大于其他埋深处的地震土压力数值,地下室外挑跨数和塔楼间裙房跨数对地下结构抗侧力刚度及地震土压力分布均有影响.最后,给出了一些结论和建议.     

车辆荷载下上覆无限大薄板加筋路堤的三维动力响应

利用半解析的方法研究了车辆荷载作用下加筋路堤上覆薄板的动力响应问题。基于Biot多孔弹性介质的波动理论,建立了加筋路堤-道路系统模型。采用上覆Kirchhoff小变形无限大薄板模拟路面板,车辆荷载用4个均布矩形荷载来模拟。在忽略土颗粒自重的情况下,半空间土体引入Biot方程,通过Fourier变换以及边界条件求得变换域里的加筋路堤层位移表达式,采用快速Fourier变换求出时域里的位移。通过数值计算,给出了移动荷载速度、加筋路堤层厚度、板刚度以及加筋率对道路系统位移响应的影响。     

两种加筋土挡墙的动力特性比较及抗震设计建议

为分析比较条带式和包裹式加筋土挡墙的地震动力响应特征,开展了两种加筋土挡墙模型的大型振动台试验.结合震害调查的结果,发现砌块式加筋土挡墙在地震作用下的破坏模式主要表现为局部砌块的松动变形,很少会出现整体垮塌的情况.相比条带式加筋土挡墙,包裹式加筋土挡墙在地震作用下产生的变形量要小.在相同地震量级作用下,包裹式加筋土挡墙相应部位的水平加速度放大系数要小于条带式加筋土挡墙,但峰值动土压力却要比条带式加筋土挡墙大,这是因为包裹式加筋土挡墙面板在地震作用下的变形量小,对土体的约束能力强所致.因此,在抗震设防区,特别是是高地震烈度区进行加筋土挡墙的选型时,包裹式加筋土挡墙应作为一种优选结构.分析认为加筋土挡墙的抗震设计除了要进行整体稳定性的验算外,还应注重墙体变形量的控制,加筋土挡墙在地震作用下的最大变形量应小于允许的变形量.为维持线路的正常使用,加筋土挡墙的变形指数应控制在4%以内.若验算得到的变形量超出允许值,可采取增大墙后填土的压实度和增加拉筋长度,以及加厚墙体和降低墙体坡率等措施.