填料应力控制的预应力筋预拉力的合理取值

预应力加筋土挡墙内部的应力分布影响挡墙的力学性能,控制预应力筋的拉力值可以有效控制加筋区的应力分布。首先研究了该类型挡墙的数值模拟方法,将其结果与模型试验结果对比验证了数值模拟方法的可靠性,进而利用有限元方法对单层预应力加筋土挡墙内的应力分布、塑性区大小及筋带预拉力合理取值进行研究。研究结果表明:增大预应力筋的预拉力会引起侧压板附近的填料产生贯通的塑性区,随着预拉力的增加,塑性区向墙面板发展,并使墙面板的位移增加,预拉力的增加应避免塑性区贯通。填料在预应力作用下产生的水平应力沿筋长方向呈中间小两端大的分布形态。引入了破坏比系数表示填料的应力达到抗剪强度的比例,发现增加预拉力系数会使填料的平均破坏比系数先减小后增加,表明填料存在最优的安全状态。预拉力的合理取值由侧压板附近是否出现贯通的塑性区和填料的最优安全状态来控制。增加预应力筋长度与挡墙高度比可以提高填料的抗剪强度,预拉力合理取值的上限和下限相应增加,进而对预拉力合理取值提供了理论依据。     

预应力筋预拉力对预应力加筋土挡墙稳定性影响

采用有限元法对刚性基础上无粘结预应力加筋土挡墙的稳定性进行数值分析。对挡土墙顶部逐步增加荷载研究其稳定性,以特征点处位移突变作为失稳判据。讨论了预应力筋的预拉力值对稳定性的影响,并推导出稳定性计算公式。结果表明:随着预拉力值的增加,失稳时加筋体内塑性区逐渐下移,塑性区与水平线夹角越来越小,加筋体内最小主应力值与挡土墙的稳定性都会增加。公式推导出的失稳荷载值与数值分析结果吻合较好。     

公路双面加筋土挡墙病害及其诱发机制研究

双面加筋土挡墙加筋交叉区的两侧筋带相互影响，使其与常规单面加筋土挡墙存在差异。为研究双面加筋土挡墙的破坏机制，在现场调查的基础上，通过有限元强度折减法研究挡墙的破坏模式及破坏开展过程，然后分析填土因素对挡墙变形的影响、面板刚度与挡墙整体安全系数的关系以及筋带在路堤内部的应变分布规律。结果表明：施工工艺控制不当是造成公路双面加筋土挡墙病害的主要原因，应严格控制施工质量以及加强对筋带连接位置的保护设计；双面加筋土挡墙会发生路堤整体剪切与地基剪切2种模式的破坏，路堤整体剪切破坏的破裂面形式为折线形、破坏的表现形式是面板鼓胀，地基剪切破坏的破裂面形式为爪形、破坏的表现形式是地表隆起和挡墙绕墙顶变位；面板刚度与挡墙稳定性呈对数线性关系；填土黏聚力超过30 kPa后，挡墙面板鼓胀位移几乎不再减小，而是呈现明显的收敛趋势，最大鼓胀变形位置位于墙高的1/4～1/3之间。     

高路堤返包式加筋土挡墙的试验研究

为研究高路堤返包式加筋土挡墙结构的荷载状态和筋土相互作用,以我国西南山区一典型的高路堤返包式加筋土挡墙为工程依托,其上部为8 m高的未加筋路肩,下部为14 m高的返包式土工格栅加筋路堤,现场安装土压力盒及筋带柔性位移计,开展为期1 a的现场监测试验,深入分析加筋土体内部垂直土压力、土工格栅应变的分布规律以及加筋土挡墙的潜在破裂面形式。测试结果表明:格栅的网兜效应在土体中形成托举力,使得土工格栅可以有效改善筋土复合体内部的应力分布,减小垂直土压力;对于上部有路肩填土作为超载的加筋路堤挡墙结构,其加筋土体可划分为"斜坡荷载影响区"和"垂直荷载影响区",两区分界位置附近的垂直土压力和土工格栅应变均出现峰值;土工格栅应变沿筋长方向呈非线性分布,距离坡面4 m内的土工格栅变形在工后有随时间增大的趋势,但筋带最大拉伸应变仅为1.32%,筋带受到的最大荷载不超过40 kN/m,远小于其极限拉伸强度(165 kN/m);由实测筋带变形推算的潜在破裂面与采用GeoStudio和Geo5数值计算的潜在破裂面趋势较为一致,但数值计算的潜在破裂面相对于实测推算更靠近加筋土体内部,路堤的整体稳定性更高,数值计算结果偏于安全。     

加筋土挡墙的原型墙观测及有限元模拟研究

对板闸立交桥B、C匝道的加筋土挡墙进行了原型墙测试,在此基础上,运用岩土非线性有限元数值方法,对挡墙面板压力、侧位移、筋带拉力等进行对了比分析,数值计算与实测的结果吻合较好,表明有限元之于加筋土挡墙结构是一种有效的分析方法。     

多级加筋土挡墙内力分布及变形规律研究

目前加筋土挡墙在国内迅速发展,各地修建的挡墙高度也在不断提高.但每年仍有许多挡墙由于设计缺陷发生事故.因此,对于多级加筋土挡墙内部受力及变形规律的研究显得十分重要.通过现场监测和有限元模拟相结合的方式,研究了加筋挡墙中墙背土压力、墙面位移、筋带应变的分布规律,为工程设计提供了优化建议.     

基于等效围压理论的加筋土挡墙土压力计算

基于等效围压理论,分别建立是否考虑中主应力影响的加筋挡土墙三维等效围压和二维等效围压土压力计算方法,结合Plaxis数值模拟,研究了加筋挡墙墙背土压力的大小及分布规律。通过理论计算和数值模拟对比试验测量结果,分析表明:三维等效围压和二维等效围压计算土压力分布均呈近线性,且前者小于后者,两者均小于变系数法;数值模拟土压力沿墙高分布规律与试验测量值接近,总土压力偏小,应力峰值接近且位于墙高1/6~1/3处;由误差分析可知,中主应力、筋带拉力发挥值及筋-土界面摩阻力是导致理论计算、数值模拟与试验偏差的主要原因。     

退台式格宾加筋挡土墙现场测试及数值模拟分析

通过对某高速公路加筋挡墙两个断面进行现场监测试验,分析了退台式格宾箱加筋路堤墙后土体受力变形特性,并在现场试验的基础上采用FLAC~(3D)有限差分软件进行了数值仿真分析,对加筋挡墙墙后土体水平土压力、挡墙内部土体水平变形、挡墙内部垂直土压力以及筋材应变分布进行研究。结果表明:筋材能够很好的控制土体的塑性变形;潜在滑裂面位置为离挡墙0.34H到0.6H区段内(H为第一级边坡高);加筋处理后边坡的安全系数为1.28;面墙附近垂直土压力产生较大的突变,挡墙基础处垂直荷载较大,且墙趾下方基础处水平应力集中明显,挡墙侧向变形呈中间大两侧小的外鼓曲线分布。     

基于FLAC3D的加筋土挡墙动力特性分析

为更清楚地了解加筋土挡墙抗震性能和动力学特性,采用数值分析软件FLAC~(3D)对其地震动力特性进行研究。结果表明:加筋土体的加速度沿墙高逐渐增大,在坡顶临空面处达到最大值;加筋土挡墙土体的剪切拉伸屈服面起于墙趾,以一定的角度斜向上延伸到达一定高度后垂直向上发展,其形态近似于对数螺旋面;顶层及底层的筋带拉力出现了不同程度的衰减,甚至出现筋带拉力失效状况。     

复合加筋格宾挡墙不同加筋方式数值模拟研究

介绍了复合加筋格宾挡墙的单元组成及结构形式。采用FLAC3D深入研究了复合加筋格宾挡墙的力学响应,探讨了不同面板形式、不同加筋方式时墙面侧向变形和筋材拉力的分布规律,提出了复合加筋的最佳加筋方式。研究结果表明：加筋方式对面墙侧向位移的影响较大,交替加筋比分组加筋有更小的面墙侧向位移;保持加筋间距不变而减小加筋刚度比增大加筋层间距而增大筋材刚度更可取;在交替加筋的同时沿墙高适当减小加筋刚度可节省筋材费用。面墙形式、筋材布置方式对筋材拉力的大小和分布形式有重要影响。     

公路高大加筋土挡墙设计方法的研究

在室内模型试验和野外４３．７５ｍ原型墙测试研究的基础上，理论分析提出了高大加筋土挡墙的合理破裂面形式、筋带拉力计算式与面板后侧压力、垂直土压力与筋带锚固长度等计算方法，据此编制了计算分析的ＣＡＤ软件。     

基于统一强度理论的加筋土挡墙筋材拉力与土压力分析

应用统一强度理论和等效附加围压理论,考虑中间主应力的影响,研究了加筋土挡墙筋材拉力及侧向土压力的变化规律。在筋土相互作用的分析中,考虑筋材变形和筋土之间的相对滑动,并且将等效附加围压用筋土界面摩阻力代替,为等效附加围压的计算提供新的方法。进一步基于统一强度理论推导了筋材受到的拉力沿着筋材水平方向的分布及加筋土挡墙侧向土压力沿着挡墙深度的分布。结果表明:筋材受到的拉力在筋材中部达最大值,呈复合指数分布,筋材同一位置处随着中主应力系数b的增大,拉力逐渐减小,当b=0.5时,计算值与实测值较吻合;在不同的强度理论下,侧向土压力沿着挡墙深度均由小变大,在相同深度处侧向土压力随着中主应力系数b的增大而减小,同样,当b=0.5时,对应的侧向土压力计算值与侧向土压力实测值较吻合。     

加筋格宾新型组合支挡结构试验研究

通过对湖南省湘潭至衡阳西线高速公路第12合同段新型加筋土结构--加筋格宾组合式挡墙(加筋格宾+绿色加筋格宾结构)进行现场监测,得到了该加筋结构形式在填筑施工过程中的垂直土压力及水平土压力的分布规律、拉筋的变形规律及潜在破裂面形式.监测结果表明:加筋土挡墙垂直土压力沿筋材长度方向的分布呈现明显的单峰或双峰现象,实测垂直土...     

加筋土挡墙水平位移解析计算与参数分析

加筋土挡墙因具有造价低廉、施工简便等优点而在公路、铁路等交通基础设施中被广泛应用。作为一种轻型柔性支挡结构，加筋土挡墙易产生较大的水平位移。目前已有的加筋土挡墙水平位移计算公式大多忽略了加筋区整体在土压力作用下产生的水平位移，有必要提出一种准确计算加筋土挡墙总水平位移的解析式。将加筋土挡墙总水平位移分为加筋区内部筋材伸长产生的水平位移和加筋区整体在土压力作用下产生的水平位移两部分。假定加筋区内部破裂面由0.3H法确定，根据胡克定律建立计算加筋区内部由于筋材伸长产生的水平位移解析式；假定加筋区为一复合弹性体，根据虚功原理建立加筋区整体在土压力作用下产生的水平位移解析式，两部分共同构成了加筋土挡墙的总水平位移。结果表明：随着填土模量、填土内摩擦角、填土黏聚力、筋材抗拉刚度和筋材长度的增大，加筋土挡墙的最大水平位移逐渐减小；筋材伸长产生的位移占总位移的比值随填土模量、填土内摩擦角、筋材长度的增大而增大，随填土黏聚力和筋材抗拉刚度的增大而减小；与原型试验测试值和数值模拟值相比，该解析计算结果可反映加筋土挡墙墙体位移沿墙高的分布规律，同时与既有经验公式相比，该方法计算结果更接近实际值。     

高加筋挡土墙设计中的若干问题

从某一高加筋土挡墙发生局部破坏的工程事故中发现该种挡墙的设计还存在一些问题，如加筋区与墙面板的沉降差过大，导致筋带受力条件的恶化；胸墙设置不当，会导致其内侧，从而造成墙面板上部外倾。此外筋带与面板的连接构造以及筋带的性能也会产生一些问题。鉴于高加筋土挡墙是重要建筑结构，而又没有成熟的理论及设计和施工规范，故仅对其破坏形式及其形成原因进行探索性研究，并初步建议了一些改进方案。     

粉煤灰加筋土挡墙工作机理的离心模型试验研究

将能够完全满足模型相似律的离心模型试验方法应用于粉煤灰加筋挡墙研究中。试验基于整体刚性面层加筋土挡墙结构研究了粉煤灰加筋土挡墙的工作机理、筋材中的应变分布、粉煤灰加筋挡墙的变形。结果表明,加筋土挡墙所发生的侧向位移量远小于素土无加筋挡墙的位移量,且加筋层竖向间距越小,加筋层越密,相对侧向位移量越小,加筋效果越明显;因粉煤灰填筑密度较轻,加筋后的挡墙所发生的相对侧向位移量较小,说明加筋效果明显。     

上部荷载作用加筋土挡墙性能的数值分析

上部荷载作用下加筋土挡墙的变形与力学响应特性研究较少,通过有限差分数值模拟与模型试验对比分析,验证了数值方法可靠性,进而研究荷载作用位置、填土内摩擦角和加筋参数等因素对加筋土挡墙变形和力学响应的影响。结果表明:增加填土内摩擦角、荷载作用宽度或加密筋材可显著提高挡墙极限承载力,且同级荷载时挡墙顶部沉降减少明显;内摩擦角和加筋间距影响挡墙极限承载力最大值所对应的偏移距离,但不影响允许承载力随偏移距离的变化规律;内摩擦角变化范围为31°～40°时,挡墙极限承载力为允许承载力的2～4倍。     

考虑格栅流变性的筋土台阶墙模型试验及其数值分析

为了研究格栅加筋墙的长期蠕变特性,在室内修筑了3台阶模型墙,对该试验的筋带和挡墙进行了长期蠕变试验。针对该模型建立了数值模型,采用粘弹塑性流变模型和粘弹性本构模型分别考虑填土与土工合成材料的非线性蠕变性,筋材与填土、填土与面板及面板之间的相互作用效应。在计算中反映逐层填筑过程,采用增量-初应变迭代法,对加筋挡墙的长期工作性能进行了分析。通过与实测结果的比较,分析得到了3台阶加筋墙的长期工作性能特性。     

加筋土挡墙变形和受力特性原位荷载试验研究

为了研究加筋土挡墙在路基面荷载作用下的受力和变形特征,通过拉拔与原位荷载试验,进行了加筋土墙体水平土压力、墙面水平变形及拉筋应力等分布规律的研究。结果表明:筋材应力沿其长度方向呈单峰值分布,峰值距墙面1.5 m处;加载初期墙面水平位移沿墙高呈反"S"形曲线分布,极值位于墙顶和中下部;路基面荷载作用主要影响挡墙上部土压力分布,相应的侧向附加土压力近似呈倒三角分布;由于加筋土的扩散、卸载成拱效应的影响,使得竖向附加土压力向下衰减比传统挡土墙更快。     

全高刚性直立面板型加筋砂土挡墙极限承载力的影响因素敏感性分析

基于传统的塑性极限分析上限定理,利用序列二次规划法（SQP）,分别计算了筋材铺设长度、筋材拉力、加筋层数、砂土内摩擦角、砂土重度、挡墙高度共6 种影响因素作用下具有全高刚性直立面板型加筋砂土挡墙的极限承载力。根据正交分析方法,给出了各个因素的敏感性顺序。结果表明:加筋层数和筋材拉力对加筋砂土挡墙极限承载力的影响最为显著。因此,选用高强度加筋材料并加密布筋间距（即增大加筋层数）,是提高全高刚性直立面板型加筋砂土挡墙承载力的有效措施。