加筋减载条件下涵顶土压力及其参数影响规律

根据已有的涵土体系相互作用机理,在原涵洞上加减载块,形成一种新的涵洞结构。并在此结构上对土工格栅加筋减载机理进行分析,得到格栅加筋减载作用下涵洞顶部土压力的计算表达式,然后通过数值模拟对涵顶土压力进行参数分析。研究结果表明:(1)有减载块的加筋减载模型的理论值与有限元值比较接近,误差在10%以内,表明了理论计算结果的正确性;(2)减载块高度对涵顶土压力有显著影响,且随减载块高度增加其影响效果减弱;(3)受筋材特性影响,减载块宽度对涵顶土压力的影响不明显;(4)柔性材料压缩模量对涵顶土压力和格栅变形有较大影响,且模量取值也宜适中。     

高速公路高填方涵洞加筋桥减载施工法

结合岳武高速公路高填方涵洞实际工程，通过对高填方涵洞进行加筋桥减载结构的具体施工，总结了一套完整的高填方涵洞加筋减载施工方法。该方法具有以下特点：加筋减载的原理科学，减载孔的松散填料和筋材的“提兜效应”可有效的分散涵顶上方的土压力；加筋减小涵顶土压力和施工中避免了重型压实机械对涵洞直接损伤使得高填方涵洞的安全性得到有效地保障；涵顶的土压力减小可很大程度的保障涵洞结构安全；该方法质量、安全和环保措施均可靠，可为类似工程提供一定的参考价值。     

高填黄土明洞土拱效应及土压力减载模型分析

通过室内模型试验研究高填方明洞土压力随填土高度的变化规律以及高填方明洞的拱效应,并比较以松散土体或EPS板做为变形层的减载效果及有无边坡对土压力的影响。试验结果表明:当填土达到一定高度后,明洞上方将产生土拱效应,拱顶部分土压力将由拱脚附近土体分担,由于土拱效应的不稳定性,使拱顶土压力随填土高度呈非线性规律变化,采用EPS板做为变形层的加筋减载效果优于松散土体,拱脚土压力受边界条件的影响较大。根据加筋减载原理和模型试验结果,建立了加筋减载力学计算模型,利用朗肯土压力理论,提出采取设置变形层和铺设土工格栅减载措施的高填方明洞顶的非线性土压力计算公式。通过现场试验证明土工格栅减载效果的有效性、耐久性以及本文计算方法的正确性,这对高填方明洞以及土工格栅减载结构的设计施工具有参考价值。     

黄土地区高填土明洞土拱效应及土压力减载计算

 基于涵洞减载基本原理,结合明洞结构特点,通过室内缩尺模型试验,研究不同减载方案下高填方明洞土压力随填土高度变化的规律及土拱效应。试验结果表明,随着填土高度的增加,土拱效应逐渐显现但不稳定,使明洞顶土压力小于理论土压力。根据明洞顶土压力变化规律及明洞减载结构力学模型,利用朗肯土压力理论,提出铺设单层土工格栅减载结构土压力计算公式,包括格栅顶部土柱土压力、格栅底部土体支撑力、明洞顶土压力的计算公式,并针对实际工程中广泛采用的多层土工格栅结构类型,推导其明洞顶土压力的计算公式。结合现场明洞试验,证明土工格栅减载的良好效果及本文计算方法的准确性,可为高填土明洞顶土工格栅减载结构设计及施工提供理论参考。     

沟埋式涵洞非线性土压力试验研究与数值模拟

现行公路桥涵设计通用规范中线性土压力理论未能准确反映沟埋式涵洞涵顶垂直土压力变化规律,土压力计算结果与实际情况存在差异,导致涵洞在施工或使用过程中出现不同程度的病害。结合现场试验和数值模拟研究了沟埋式涵洞垂直土压力的变化规律,以及涵顶填土内部的土拱效应,分析了涵顶平面土压力及不均匀沉降的分布规律。研究结果表明,并非所有沟埋式涵洞涵顶垂直土压力都小于按线性土压力理论计算结果,它与填土高度、沟谷宽度、沟谷坡角、涵洞几何尺寸、填料性质及地基刚度等因素有关,涵顶垂直土压力随各影响因素呈非线性变化。填土达到一定高度后,涵顶填土内部产生土拱效应,该效应能够缓解涵顶应力集中现象,但其具有不稳定性。沟埋式涵洞的设计与施工应综合考虑各因素对涵洞受力状态的影响。     

高填土涵洞(管)采用EPS板减荷的试验研究

针对高填土涵洞,对涵顶与涵侧同时铺设柔性材料EPS板的减荷效果进行了多种情况的试验对比,结果表明,这种措施不仅对减小洞顶和洞侧的土压力效果十分显著,同时还可解决涵洞在填土中引起的路面沉降不均,改善涵洞纵向垂直土压力与沉降的分布不均。根据本文公式计算结果、有限元计算结果与原型实测土压力值的比较,三者较为接近。本文成果可供各种上埋式构筑物工程设计参照,并可作为各部门有关的设计规范、设计规程与设计手册修订依据。     

高填方预制盖板涵减载措施及其效果研究

利用FLAC3D软件建立预制盖板涵的二维有限差分模型,对涵洞的安装和路堤的填筑过程进行数值模拟,分别采用涵顶铺设柔性填料和地基处理的方法对涵洞进行减载,并进行对比分析。结果表明:随着柔性填料厚度的增加,涵顶最大土压力系数、涵顶土压力和基底土压力非线性减小;地基处理对涵顶土压力影响并不明显;涵洞基底压力随地基处理深度的增加而减小,但地基处理后,基底外侧地基土压力显著增加。     

图珲公路高填方涵洞竖向荷载分布试验研究

为了研究高填方涵洞顶部土压力随填土高度变化的规律以及拱效应,依据相似原理设计了宽坦沟谷沟心设涵边界条件的涵洞室内模型试验,测得不同填土高的涵洞顶部土压力和涵台外侧土压力;选取图们—珲春高速公路桩号为RK392+640处高填方涵洞作为试验涵洞,在涵顶埋设土压力盒测量不同填土高度的涵顶竖向土压力;按照《公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)》计算土压力,比较并分析计算值与实测值的误差。结果表明,涵顶土压力随着填土的增加而增加,当填土达到一定高度后,高填方涵洞上方将产生拱效应,由于涵顶路基填料的特点,拱效应具有不稳定性,从而使土压力的增加幅度变小,涵顶土压力也随填土高度呈现非线性规律变化。     

减载条件下高填方刚性涵洞受力特性研究

为了研究减载条件下高填方刚性涵洞结构的受力特性,本文采用数值模拟和理论分析的方法研究了减载涵洞的受力及内力分布。研究结果表明,在涵顶铺设柔性材料的可以缓解涵顶应力集中。但是,采取减载措施后使得涵洞侧墙水平土压力增大,且使得涵洞侧墙弯矩增大。     

沟埋涵洞土拱效应及涵顶垂直土压力研究

采用细观颗粒流软件PFC^2D对沟埋涵洞上方填土内土拱效应及涵顶垂直土压力进行研究。结果表明:涵洞上方填土越高,土拱效应越明显;沟槽越宽,土拱效应越弱。土拱形态为上凸形,拱脚位于两侧沟壁上,可以根据填土内竖向位移等值线是否出现椭圆形来判断填土内是否产生明显土拱效应。沟槽宽度大于7倍涵洞宽度时,涵顶垂直土压力可按上埋式涵洞土压力的方法进行计算。涵顶土压力系数随着填土高度的增加呈先增后减的变化趋势。当填土高度达到初始等沉面高度时,土压力系数达到最大值。等沉面高度随着填土高度的增加而下降,随着沟槽宽度的增加而上升。并在此基础上得出了考虑土拱效应的涵顶垂直土压力计算判别准则及计算方法。     

山区公路高填方涵洞减载方法及试验研究

提出了高填方涵洞加筋减载方法及加筋桥减载概念,用模型试验证明了高填方涵管加筋减载的有效性、加筋减载的合理布筋方式、影响加筋减载效果的因素。试验结果表明,应用加筋桥减载结构可在高填方涵洞上方形成一个结构明确而较稳定的卸荷结构-“加筋桥”,通过加筋桥的承载作用,有效地把涵顶的垂直土压力传递到涵台外的填土上,从而达到减载目的。采用数值模拟计算方法研究了加筋减载的力学机理,通过现场试验证明了加筋减载的良好效果。试验研究结果表明,高填方涵管加筋减载方法具有机理明确、施工操作简便、质量易于保证,安全可靠的特点。这种减载方法不但适用于高填方涵洞,而且适用于其他各种填埋式地下洞室的减载。     

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。     

桥头跳车产生的原因及处理措施

针对台背回填处的跳车问题,就设钢筋混凝土搭板和不设搭板两种情况下过渡段的沉降机理进行了分析,详细介绍了路桥过渡段沉降病害处治的措施,以确保桥涵两端填土和路堤施工质量,更好地解决桥头跳车问题。     

土工格栅加筋土地基载荷试验的数值模拟

采用FALC^3D对土工格栅加筋土地基载荷试验进行了进一步的数值模拟分析。根据计算结果,针对原型试验中难以量测的试坑变形及筋土界面摩阻力分布特征进行了讨论。利用数值模拟技术的优势,求解加筋地基的应变场,研究了加筋地基的破坏模式。结果表明:在竖向荷载作用下,试坑会发生侧向位移,通过加筋能有效减小试坑的侧向位移;筋土界面摩阻力的分布与筋土之间的相对位移直接相关;加筋地基的破坏机构因筋材的存在而发生改变,“深基础”效应以及“扩散层”效应都是加筋地基的增强机理,但地基的破坏模式随筋材的布置形式改变而有所不同。     

黄土地区非对称公路路堤稳定性分析

利用FLAC3D软件建立了非对称黄土公路路堤数值分析模型,在强度折减法的基础上,按M-C强度理论分析抗剪切强度参数内摩擦角和黏聚力对路堤稳定性的影响。通过对比不同加筋层数、筋土界面参数和荷载形式下加筋路堤的安全系数和剪应变增量云图,归纳总结出上述参数对路堤稳定性的影响规律。模拟结果表明:内摩擦角和黏聚力对路堤稳定性影响规律相似,安全系数和塑性贯通区均随剪切强度参数增大而增大。格栅加筋效果随着加筋层数和界面参数增大而增大,但增加幅度逐渐减小并最终趋于稳定。此外,非对称荷载作用下路堤稳定性较均布荷载的差。     

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。     

Displacement and load transfer mechanisms of geogrids under pullout condition

Reinforcing elements embedded within soil mass improve stabilization through a load transfer mechanism between the soil and the reinforcement. Geogrids are a type of geosynthetic frequently used for soil reinforcement, consisting of equally spaced longitudinal and transverse ribs. Under pullout conditions, the longitudinal ribs are responsible for tensile resistance, while transverse ribs contribute to a passive resistance. This paper describes a new analytical model capable of reproducing both load transfer and displacement mechanisms on the geogrid length, under pullout conditions. The model subdivides the geogrid into rheological units, composed by friction/adhesion and spring elements, mounted in line. Friction/adhesion elements respond to the shear component mobilized at the soil–geogrid interface. Spring elements respond to the geogrid's tensile elongation. Model parameters are obtained through tensile strength tests on geogrids and conventional direct shear tests on soil specimens. The need for instrumented pullout tests becomes therefore eliminated. Results predicted from this new model were compared to instrumented pullout test data from two types of geogrids, under various confining stress levels. The results revealed that the new model is capable of reasonably predicting load and displacement distributions along the geogrid.     

循环荷载下土工格栅加筋铁路道床累积#br# 沉降模型试验研究

散粒体道床层的循环累积变形是有砟轨道沉降的主要来源，文章采用有砟轨道路基模型试验来研究道砟层与底砟层间布置土工格栅加固道床控制有砟轨道沉降，开展了高速和重载等不同列车荷载下与不同类型土工格栅加固条件下的多组循环加载试验，加载过程中全程监测道砟层累积沉降、轨枕振动、道砟层底部土压力与土工格栅应变数据并进行分析，以研究土工格栅控制有砟轨道道床沉降的作用机理。研究结果表明：土工格栅对于控制道砟层累积沉降具有较显著的效果，但当土工格栅的刚度达到一定程度后刚度对土工格栅控制沉降效果的影响不大；土工格栅能够显著减小轨枕下方道砟层土压力峰值，从而降低道砟磨耗破碎程度及由此引起的道床沉降；道砟层累积沉降的发展意味着道砟颗粒的错动，而道砟颗粒的错动与位移将引起嵌锁于道砟层中的土工格栅发生张拉，从而土工格栅将反过来对道砟颗粒的进一步位移错动形成侧向约束，体现于宏观即表现为道砟层累积沉降得到控制。     

Physical and numerical modelling of strip footing on geogrid reinforced transparent sand

This paper presents the results of laboratory scale plate load tests on transparent soils reinforced with biaxial polypropylene geogrids. The influence of reinforcement length and number of reinforcement layers on the load-settlement response of the reinforced soil foundation was assessed by varying the reinforcement length and the number of geogrid layers, each spaced at 25% of footing width. The deformations of the reinforcement layers and soil under strip loading were examined with the aid of laser transmitters (to illuminate the geogrid reinforcement) and digital camera. A two-dimensional finite difference program was used to study the fracture of geogrid under strip loading considering the geometry of the model tests. The bearing capacity and stiffness of the reinforced soil foundation has increased with the increase in the reinforcement length and number of reinforcement layers, but the increase is more prominent by increasing number of reinforcement layers. The results from the physical and numerical modelling on reinforced soil foundation reveal that fracture of geogrid could initiate in the bottom layer of reinforcement and progress to subsequent upper layers. The displacement and stress contours along with the mobilized tensile force distribution obtained from the numerical simulations have complimented the observations made from the experiments.     

基于复合地基载荷试验的土工格栅加固分析

对土工格栅的功能与工作机理进行了分析，通过在载荷试验中桩顶盒桩间土的位置铺设土工格栅，在土工格栅的上下层埋设土压力盒来了解土工格栅对桩土应力的影响。通过对桩土压力数据进行处理，分析了土工格栅的作用机理与加固效果。