土工格栅加筋挡土墙拉筋应变的实测与有限元分析

结合实际工程的建设,实测了土工格栅加筋挡土墙不同填土高度时的拉筋应变;同时,应用ADINA非线性有限元软件,对土工格栅加筋挡土墙的拉筋应变进行了有限元数值计算与分析。结果表明：有限元计算值与实测结果相一致,证明了ADINA有限元方法的合理性与可靠性,为土工格栅加筋挡土墙的设计、理论分析与工程应用提供了依据。     

都汶路土工格栅加筋堤抗震性能浅析

通过对都汶路路堤的震害调查,发现未加筋的素土堤破坏现象严重,而做了土工格栅加筋防护的路堤变形、破坏情况明显较轻。为评价土工格栅加筋堤的抗震效果,设计了素土模型和加筋土模型,进行了二组振动台模型实验。对比实验结果发现,土工格栅加筋能明显减弱土层对地震波的放大效应,在Ⅷ度地震(加速度峰值0.25～0.3g)时,对加速度峰值放大系数可减小约20%;随着地震振动次数和振幅的增加,土体内部的损伤会引起其自振频率的降低,导致土体的自振频率更加接近地震波的卓越频率,使强震下土体放大效应增强,这解释了余震对路堤本体的累积损伤。     

新型支挡结构在市政工程建设中的应用

该文结合市政工程实例,简要阐述了土工格栅加筋支挡结构的主要型式、设计计算方法、施工工艺等,提出了土工格栅加筋土挡土墙设计与施工中应注意的相关问题,并与传统重力式挡土墙在技术、经济、社会效益方面进行了分析对比。     

基于MARC的土工格栅加筋挡土墙的有限元分析

为了研究土工格栅加筋挡土墙的工作性能,运用有限元分析软件MARC对一试验墙进行数值计算,通过对比分析验证了MARC的可靠性,在此基础上,对模型参数进行修改,分析预应力施加、加筋距离、加筋长度和挡土墙墙高对加筋挡土墙水平位移的影响。结果表明:预应力施加、加筋距离、挡土墙墙高对加筋挡土墙变形特性影响较大,加筋长度影响不显著;实际工程中应综合多方面因素考虑对加筋挡土墙进行合理设计。研究结果可为加筋挡土墙的设计提供一定的依据。     

地震作用下土工格栅加筋土挡土墙动力响应分析

采用连续介质快速拉格朗日差分方法对一座土工格栅加筋土挡土墙地震作用下的动力响应进行了计算分析,将加筋材料中最大拉力、动土压力、加速度放大效应的数值模拟结果与FHWA和公路加筋土工程设计规范计算值进行了对比分析。计算分析表明,挡土墙面板位移与加筋材料拉力均随时间累计增加,地震持续时间对加筋土挡土墙动力影响明显;在地震末期,加筋材料拉力、动土压力数值计算值要明显大于规范计算值;地震时加速度沿墙高有明显的放大效应,加筋土挡土墙墙趾分担了相当一部分动土压力。当前规范设计方法对这些因素均未给予充分的考虑。     

高陡坡土工格栅加筋土堤地震动力响应分析

为了研究不同地震波作用下高陡坡土工格栅加筋土堤任意时刻任意高度结构的位移和土工格栅受力大小,以某高陡坡土工格栅加筋土堤项目为研究对象,考虑结构位移和筋材受力的主要影响因素,提出厚高比的定义。采用了数值模拟和理论分析的方法,分析了同一高度下不同填土层厚的高陡坡土工格栅加筋土堤,在地震波作用下的位移、加速度、放大倍数情况,以及结构任意高度位移筋材受力大小的计算方法。结果表明:高陡坡土工格栅加筋土堤厚高比越小,结构耗散的地震动力能量越多,抗震性越好,相反则抗震性越差;厚高比越大,地震加速度下位移和土工格栅受力越大,相反则位移和土工格栅受力越小;随着地震加速度和厚高比的增大,土工格栅单元的最大轴力呈二次型增长模式,从上到下每一层填土中心附近土工格栅轴力线性减少;不同地震加速度下不同厚高比土堤的水平位移呈非线性增长模式,并且从上到下每一层填土中心处的位移呈二次型增长;通过每一层土工格栅上受力最大点的连线,可得出地震荷载作用下的潜在滑裂面。通过理论计算结果与模拟结果做对比,发现两者数值基本接近。研究为高陡坡土工格栅土堤坑抗震设计提供理论依据。     

土工格栅加筋路堤机理研究进展

文章对土工格栅加筋路堤的机理和强度特性研究进行了综述。土工格栅加筋路堤机理的研究主要借助于室内外试验和数值分析等手段进行,研究问题主要集中在土工格栅与土之间相互作用机理、土工格栅加筋土强度特性以及土工格栅加筋路堤的变形破坏机理、稳定性影响因素及影响规律等方面。这些方面的研究都取得了较为丰硕的成果,并为土工格栅加筋路堤的设计提供了依据。实际工作状态下土工格栅与土相互作用的机理、土工格栅对周围土体的有效影响范围以及水对土工格栅与土相互作用的影响等问题仍值得进一步研究。     

双强度折减法在加筋土边坡稳定分析应用的研究

有限元强度折减法在加筋土边坡的稳定分析中被广泛应用,但因加筋材料和土体是2种性质迥异的材料,因此针对土体强度和加筋材料界面强度采用相同的强度折减系数是否合理值得进一步研究。通过建立加筋材料(土工格栅)界面直剪摩擦特性的三维数值模型,研究了土体强度和土工格栅界面强度的折减规律。结果表明,强度折减过程中土体强度和土工格栅界面强度的折减系数并不一致。为此,提出了土工格栅加筋土边坡稳定分析的双强度折减法,该方法能充分体现土工格栅的加筋作用,使稳定分析结果更合理。     

双向土工格栅处理桥头跳车的试验研究

为了研究桥头跳车问题,对采用双向土工格栅加筋与短搭板相结合的方法在武汉阳逻长江大桥接线上进行了实体工程试验研究,对桥头加筋和没有加筋路堤的分层沉降和地基沉降,以及路堤中的土压力进行了对比观测。建立了考虑土工格栅-土界面接触特性的有限元模型,分析了双向土工格栅加筋层数、层间距、格栅的抗拉模量,桥头路堤填土的模量、粘聚力、内摩擦角和地基土的力学性质时桥头路堤沉降的影响规律。结果表明,采用双向土工格栅加筋和短搭板相结合的方法,可以达到消除桥头跳车的目的;从桥头路堤表面向下以一定层间距布设加筋层,随加筋层数的增多(加筋深度随之增大),外荷引起的附加剪应力能向更深处传递,是加筋效果提高以致桥头差异沉降减小的重要原因,但最大有效加筋深度约为2.5～3.6m;当格栅层数一定时,如果采取等间距布置,适中的层间距时桥头路堤沉降最小;增加填土的弹性模量和内摩擦角或土工格栅的刚度,可以有效降低双向土工格栅加筋的桥头路堤沉降。     

交通荷载作用下软土地基的土工格栅加筋效应分析

为了探讨不同土工格栅加筋方式对深软土地基应力变形特性和不均匀沉降的控制效果,建立了土工格栅与土的动力相互作用模型,通过分析地基变形、地基应力水平、加速度传递特性以及格栅的受力情况,研究在交通荷载反复作用下,土工格栅的加筋效果和机理.计算结果表明:土工格栅加筋基层结合格栅包裹细碎石加筋垫层处置深软土地基的三层加筋法可以有效地减小软土地基的沉降,弱化地基内的应力水平,限制交通荷载的影响范围,是一种切实有效的加筋方法.     

双级加筋土挡墙动力特性振动台试验（双语出版）

针对目前多级加筋土挡墙动力试验研究不足的状况,通过大型振动台模型试验对地震荷载作用下双级土工格栅加筋土挡墙的动力特性进行研究。运用Bockingham π定理对双级土工格栅加筋土挡墙模型进行相似设计,采用标准砂作为回填砂、混凝土砌块作为挡墙和土工格栅作为筋材构成试验模型,并测试墙体和回填土的反应特性,得到土压力、墙面位移和土体加速度。试验结果表明：地震作用下挡墙立面墙体呈现倾斜并带有屈曲外鼓变形模式;挡墙水平位移、顶部沉降及分层沉降均随着地震峰值加速度增大而增大,最大值发生在挡墙顶部;随着输入地震荷载增大,砌块式挡墙缝隙中先出现淌砂,最后顶部模型砖掉落,挡墙破坏;加速度沿墙高存在放大效应,地震峰值加速度放大系数随着峰值加速度的增大而减小;下级挡墙峰值动土压力均呈现“中间大两端小”分布规律;上级挡墙峰值动土压力在小震时呈现“中间大两端小”,强震时呈现“中间小两端大”分布规律;台阶处下级挡墙顶部动土压力和水平位移均大于上级挡墙底部相应值。研究成果可为双级土工格栅加筋土挡墙的抗震设计提供理论支持。     

挡土结构地震惯性力沿高度分布系数研究

通过利用波动有限元技术,对挡土结构土体系的动力反应状态进行估算,研究地震作用下挡土墙和桥台的加速度沿高度分布系数,为提出沿高度分布系数建议提供依据。本研究设定人工边界条件,运用透射公式以简化波动有限元算法,对不同高度的6类挡土墙以及2个扩大基础桥台等在18条地震波输入下的地震反应进行估算,得到挡土墙地震最大加速度反应规律,最终总结得到挡土结构地震惯性力沿高度分布规律,并为抗震设计规范的修编提出建议。     

基于振动台试验的桩板墙加固边坡抗震性能研究

以大型振动台模型试验为手段，以昆明市某边坡为原型，对地震作用下桩板式抗滑挡墙加固边坡的加速度、位移和动土压力响应的分布特征和变化规律进行研究。以大瑞人工波为研究对象输入地震波，设计相似比为1∶20的桩板墙加固边坡模型与自然边坡开展对比实验。研究表明:自然边坡在Ⅷ级地震烈度下，边坡体后缘产生大量张拉裂隙，后缘与母体脱空，具备滑坡的前兆特征，与自然边坡试验现象比较，桩板墙加固边坡的抗震稳定性较好，边坡在设防烈度（Ⅷ基本烈度）范围内保持稳定；当加载地震波峰值加速度相对较小时，水平加速度延高程有明显放大效应，会对自然边坡稳定性产生不利影响；当加速度相对较大时，有水平加速度延高程既出现放大现象也产生缩小现象；桩板墙加固后边坡对地震波的放大效应明显比自然边坡土体小，说明桩板墙能有效减弱边坡的震动效应；在地震动激励下，动土压力峰值随着加载地震波幅值的增大而增大，在同一加载工况下，离桩顶越远，动土压力峰值越大，桩板墙最大土压力出现在靠近桩板墙底的位置。试验结果有助于揭示该结构抗震机制，可为支挡结构的选取与桩板墙结构抗震设计提供依据。     

黄土隧道结构的振动台模型试验研究

为了研究黄土隧道结构在不同地震波及降雨条件下的地震响应和橡胶减震层的减震效果，按相似理论分别设计制作了缩尺比为1∶40的减震黄土隧道及非减震黄土隧道，在总降雨量50 mm，降雨强度10 mm·h^-1的条件下，分别加载近、远场地震波El-Centro波和Taft波，对比了地震波不同加速度条件下黄土隧道各测点的地震响应情况及土压力变化情况，通过减震模型和非减震模型各测点的应变变化情况分析了黄土隧道的减震效率。结果表明：在调幅和持时一致的情况下，黄土隧道结构对于不同的地震动具有明显的选择性，El-Centro地震动条件下的动力响应大于Taft地震动条件下的动力响应，说明黄土隧道结构的动力响应不仅取决于地震动的强度及持时，也与地震波的频谱特性有关，黄土隧道结构对近场地震波的响应大于远场地震波；对模型横向加载，模型各点的横向加速度和竖向加速度均有变化，横向的加速度响应大于竖向的加速度响应；拱顶位置的土压力较大，拱脚位置虽然土压力较小，但应变变化较大，应力集中现象明显；通过设置减震层可使衬砌不同部位的应变值均有所减小，且应变越大的部位减震率越高，不同工况下拱顶及拱脚的应变减震率接近50%，设置减震层不但可以减小衬砌结构的变形，而且能吸收地震能量，发挥围岩结构和衬砌结构的协同作用，减小土体的裂缝宽度及深度。     

钢网面板加筋土挡墙动力特性试验的变形研究

基于泥质红砂岩粗粒土填料，采用MTS分别模拟地震荷载、交通荷载、加-卸载多循环荷载进行大尺寸模型试验，研究了钢网面板土工格栅加筋土挡墙在上述荷载作用下的动力特性，获得了不同峰值的水平地震激励下模型挡墙不同位置的水平动位移、竖向动位移峰值响应等实测值；采用不同频率、不同幅值的竖向交通荷载正交试验法，获得了该模型挡墙在重复荷载作用下的最大水平变形、最大沉降量及位置等动力特性参数值；通过7种荷载、21组加卸载循环试验，获得了加一卸载多循环荷载作用下的实测沉降值。试验结果表明：该加筋结构具有整体变形的特性，是优良的抗震结构，能承受抗震设防烈度为9度的地震荷载；同时该加筋结构具有良好的稳定性和抗破坏性，重复荷载的幅值和振动次数对结构动力变形特性的影响较大，而振动频率对变形特性的影响不显著；多循环荷载作用下该加筋结构能够明显减小不均匀沉降。过长的筋材并不能明显地改善加筋土挡墙的动力特性。     

柔性拉筋式重力墙地震土压力计算方法研究

为有效确定地震荷载作用下柔性拉筋式重力墙的土压力，基于塑性极限分析上限法及拟静力法，采用对数螺旋面作为滑裂面，通过对挡墙后填土进行内能耗散功率与外力功率的计算，建立了拉筋式重力墙地震土压力分析模型。通过算例分析，对比数值模拟与研究提出的算法结果，验证了所提出算法的合理性，并就填土及拉筋的相关参数对地震土压力的影响进行了讨论。结果表明:随着填土强度参数的增加，地震土压力呈非线性减小；土压力随着土工格栅间距的增大而呈非线性增大；随着顶层拉筋长度的增加，土压力呈非线性减小趋势；当顶层拉筋长度大于10 m时，土压力值基本不变。     

近场脉冲地震作用下穿越断层带隧道地震响应

在地震动峰值、速度脉冲及结构的地震响应等方面，近场地震动常表现出和远场地震动不同的特性。依据地震动破坏势从NGA-West2地震动库中选出2条近场脉冲型地震动，并与2条远场地震动进行对比分析，从而得到其频谱特性，即近场脉冲型地震波具有较明显的速度幅值，PGV与PGA比值及PGD与PGA比值较大，速度敏感区位于长周期段等特点。结合都汶高速公路龙洞子隧道工程，建立穿越断层带的隧道结构三维有限元模型，并以横断面方向分别输入近、远场地震波进行计算，研究近场脉冲型地震作用下穿越断层带隧道结构地震响应特性。结果表明：在近场脉冲型地震动作用下隧道的等效应变峰值较远场地震动大，并且在速度脉冲特性更显著的集集地震波作用下的应变峰值更大；与远离断层处相比，在断层面附近隧道横断面的等效应变峰值分布规律发生了变化，其横截面等效应变峰值最大处由拱脚变为拱顶，且在4种地震波作用下拱顶处结构的等效应变均超过了混凝土的峰值应变，进入破坏阶段；断层带内的隧道地震响应明显强于围岩条件较好的地层中的隧道，而断层带与较好围岩交界面附近的隧道地震响应更为剧烈，应变峰值随距断层距离的增大而迅速衰减。所得数值模拟结果与实际震害现象一致，可以为近场脉冲型地震动作用下穿越断层隧道的抗震设防提供参考。     

重复荷载作用下加筋挡土墙的疲劳寿命分析

疲劳分析是要确定加筋土挡土结构的疲劳寿命,通过输入不同幅值和频率的正弦波激励,探讨了重复荷载作用下模型挡墙的动力特性与疲劳寿命规律。试验结果分析表明,三种加筋结构的疲劳寿命与其应力幅值均成线性关系,格宾加筋挡土墙的对数疲劳寿命随应力幅的变化的敏感程度比土工格栅加筋挡土墙的要低。试验分析结果有助于揭示挡墙在重复荷载作用下的失稳机制,为加筋挡土墙工程设计提供有益的参考。     

围护墙参与作用下[STHZ]3[ST][HT2”H]层地铁车站的结构抗震分析

为研究地下车站在围护墙参与下地震作用的影响,以某地下3层车站为例,采用工程设计可操作性较好的反应位移法,通过简化的二维平面模型分析地震作用下带围护墙地下车站结构的响应特征。主要研究内容和结论如下： 1）结构角部较大弯矩由对角分布转变为同侧分布且数值增大,侧墙剪力有所减小,板的轴力互有增减; 2）指出地震工况与静力作用下结构受力的异同,负1层侧墙支座弯矩明显增大,板的剪力减少,而墙的剪力则明显增加; 3）给出同类型地下车站在地震作用下结构方案的设计建议,包括关注侧墙-顶板支座、侧墙跨中的配筋率,重视侧墙的抗剪截面拟定。     

刚性桩复合地基模型在拟动力试验下的桩身反应研究

随着刚性桩复合地基在土木工程中的广泛应用,其抗震性能越来越受到人们的关注,而复合地基中桩身动力响应是确定其抗震能力的关键。为此依据相似理论,设计制作出一套主要由钢制砂箱、砂土以及比例为1∶10的3×3群桩模型组成的试验装置。将装置置于伺服加载系统下进行拟动力试验,按照相关规范输入地震波加速度时程并施加上部荷载,获得不同工况下刚性桩复合地基桩身应力应变响应结果。试验结果表明:①各桩最大剪力均发生在桩顶处,对比不同位置桩的剪力,角桩剪力响应值最大;②各桩最大弯矩值均发生在Z/L=0.3~0.43的区间内,对比不同位置桩的弯矩,角桩的桩身弯矩响应值大于边中桩,而边中桩又大于中心桩;③保持地震波的加速度峰值不变,增大施加的上部荷载,剪力和弯矩响应值会有比增大加速度峰值更大的增加幅度。