预应力筋预拉力对预应力加筋土挡墙静力性能影响

采用模型试验与数值模拟方法研究了预应力筋的预拉力对预应力加筋土挡墙的变形、土压力分布、墙面板基础反力和破坏模式等静力性能的影响,根据试验实测数据及数值计算结果分析了预应力加筋土挡墙的工作机理。结果表明:预应力筋施加预拉力后,顶部荷载作用下挡墙的墙面板位移、顶部沉降以及墙面板基础反力比未施加预拉力的情况均明显减小;预应力筋施加预拉力后,加筋区内部水平土压力显著增大,但分布并不均匀。预应力筋施加预拉力对填料内的剪切带影响不明显,但非加筋区顶部加载时,预应力筋的预拉力能够有效阻止剪切带在填筑区域内贯穿,提高了挡墙的稳定性。     

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。     

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。     

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。     

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.     

后牵引式加筋挡土墙性能分析

针对高陡边坡的支护，提出一种后牵引式加筋挡土墙，通过有限差分法软件FLAC3D建立其数值分析模型，着重分析了后牵引式加筋挡土墙在自重和上部荷载作用下的水平位移、填土的沉降、格栅的应力、外部稳定性，并与常规加筋挡土墙做比较。结果表明:后牵引式加筋挡土墙在抗滑桩的“牵引”作用下能够大幅度地减小挡墙的水平位移以及填土的沉降量；而常规加筋挡土墙易于在自重和荷载作用下发生外部稳定性破坏；后牵引式加筋挡土墙通过“牵引”作用可以避免发生破坏，从而提高填土的整体稳定性。     

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。     

波纹钢腹板体外预应力混凝土箱梁塑性铰长度研究

为研究波纹钢腹板体外预应力混凝土箱梁的塑性铰长度问题,采用有限元数值计算与既有试验数据相结合的方法,确定这类箱梁在地震等破坏荷载下的内力重分布及塑性变形能力。基于OpenSees平台建立了波纹钢腹板体外预应力混凝土箱梁的非线性有限元数值计算模型,利用2个不同学者的试验数据,从破坏荷载、跨中挠度、体外预应力筋应力增量、混凝土压应变等方面验证了数值计算模型,并对比分析了计入剪切变形和不计入剪切变形对箱梁挠度的影响;在此基础上,对影响波纹钢腹板体外预应力混凝土箱梁塑性铰长度的参数进行了研究。最后,通过比较已有公式的塑性铰长度计算值与数值模拟值,提出了适合波纹钢腹板体外预应力混凝土箱梁的塑性铰长度计算式。结果表明:实际计算中可以不计入剪切变形对波纹钢腹板体外预应力混凝土箱梁挠度的影响;剪跨比和有效预应力对波纹钢腹板体外预应力混凝土箱梁的塑性铰长度有显著影响,而受拉钢筋面积和混凝土强度对该类箱梁塑性铰长度的影响相对较小。     

新型加筋格宾挡土墙性能分析

通过对某高等级公路易失稳段所开发的一种新型加筋格宾挡土墙进行监测及数值分析,研究墙体侧向变形、竖向变形、基底应力及应变增量的分布规律。结果表明:墙体侧向变形总体呈"勺型"分布,墙体中下部变形小,变形主要分布在上部;随着荷载强度的增加,竖向变形也相应增大;基底应力分布不同于一般的柔性基础及刚性基础,总体由墙趾处向墙踵部位呈曲线分布;荷载强度在增加后,影响区域剪应变增量整体向右上方发展,并愈发集中,潜在滑动面位置基本稳定,并大致分布在0.3H分界线附近;随着荷载强度的增加,水平加筋系统的应变增量明显加大,总体朝着墙后填土方向发展,并随着设置高度的增加而增大;研究成果可为新型加筋格宾挡土墙设计及施工提供参考。     

重力式浆砌块石挡土墙失稳破坏模拟分析

运用FLAC3D软件对浆砌块石挡土墙进行数值模拟，将其位移云图、剪切应变增量云图、塑性区的分布等进行分析，并与工程实际结果进行对照。结果表明:浆砌块石挡土墙边坡可能出现RB模式的倾覆失稳破坏，以及滑移失稳破坏；通过FLAC3D数值模拟得到的结果与突变级数法以及非线性结构可靠度分析得到的结果一致。     

衡重式浆砌块石挡土墙失稳破坏模拟分析

运用FLAC3D软件对浆砌块石挡土墙进行数值模拟,将其位移云图、剪切应变增量云图、塑性区的分布等进行分析,并与工程实际检测结果进行对照。结果表明:浆砌块石挡土墙边坡可能出现RB模式的倾覆失稳破坏;通过FLAC3D数值模拟得到的结果与突变级数法以及非线性结构可靠度分析得到的结果一致。     

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。     

预应力组合箱梁抗弯承载能力影响参数分析

为对预应力组合箱梁的设计提供参考,利用简化塑性理论对完全剪力连接的预应力组合梁的抗弯承载力影响参数(混凝土和钢梁强度、预应力筋初始张拉力、预应力筋布筋形式、转向块数量)进行分析。分析结果表明:在截面尺寸受限制时,提高钢梁强度能够有效提高预应力组合梁的抗弯承载力;增加预应力筋的数量可较明显地提高梁体的抗弯承载力;预应力筋采用折线布筋形式时,可提高预应力初始张拉值,以提高预应力组合梁的弹性承载力;转向块布置数量越多,预应力增量越大,二次效应影响越小,预应力组合梁抗弯承载力越高。     

基于有限元的加筋土挡土墙加筋材料合理设计参数

为了得到施工过程中填料和加筋材料的搭配、加筋材料设计的参数,依托德商高速的加筋土挡土墙,采用大型岩土软件PLAXIS,建立加筋土挡土墙内部稳定性分析模型。选择水平位移、竖向位移和安全系数作为评价指标,确定在合理范围内,挡土墙的稳定性随加筋长度的增加而增大,随着加筋材料竖向间距的减小而增加;加筋长度越长,加筋材料竖向间距越小,对挡土墙水平位移的抑制作用越明显,对于竖向位移影响甚微。     

先压法大柔度预应力筋效果的试验研究

本研究先压法大柔度预应力钢筋对混凝土作用的预拉力效果。大柔度预应力钢筋预加力大于临界力，在加力以后、固定以前，钢筋处于后屈曲平衡。试验结果采用预期不开裂的钢筋混凝土轴心受拉柱。试验结果证明，埋入结构的先压法大柔度钢筋对混土作用的预拉力好象普通钢筋拔出试验，可按线弹性的结构分析。光面预压筋对混凝土的预拉力从受荷端开始由小到大，到达锚固传递长度后趋向均匀，预拉应变与计算值吻合。静力加载时光面钢筋与混凝土锚固可靠。为防止钢筋末端与混凝土相对滑动，可在钢筋末端附加措施。     

反拉法检测预应力钢绞线工作应力的模型试验研究

为了研究预应力钢绞线的锚下有效张拉力,基于模型试验,采用反拉法进行张拉力检测技术研究,阐明了反拉法检测预应力钢绞线工作应力的作用机理;通过2种方法获得预应力钢绞线工作应力,分别为张拉荷载-伸长量曲线中拐点和锚具与锚垫板脱开时刻的张拉力;进一步对张拉荷载-位移曲线转折区段的上、下限取平均值,进而获得预应力钢绞线工作应力。研究结果表明,当工作荷载约为极限荷载的75%时,检测误差在5%之内,满足工程检测要求。     

Rosenblueth方法在加筋格宾挡墙内部稳定可靠度分析中的应用

介绍了Rosenblueth矩估计方法的基本原理及其在加筋格宾挡墙内部稳定性分析中的应用。提出了加筋格宾挡墙内部稳定性可靠度分析方法,基于Rosenblueth方法开发了相应计算程序,研究了填料粘聚力c、内摩擦角φ、网面拉力、地震力、填土重度、车辆荷载以及加筋间距等重要参数对可靠度指标的影响,结合我国第一座高速公路加筋格宾挡土墙(湖南省湘潭至衡阳西线高速公路第十二合同段k124+300~k124+89段加筋土工程)运用可靠度理论分析其内部稳定性,得到了该挡墙内部稳定可靠性指标和破坏概率。结果表明:该分析方法简单、科学、合理,体现了Rosenblueth方法在复杂功能函数中进行可靠指标计算的优越性,可以应用于具体工程设计。     

加筋土挡土墙边坡加固的有限元计算研究

为更好地利用加筋土挡土墙处理公路滑塌边坡,从有限元数值计算角度利用特征点对加筋土挡土墙处理滑坡的稳定性进行研究,结果表明,加筋土挡土墙可从加筋材料、坡脚矮脚墙、边坡排水等方面进行设计;以加筋土挡土墙处理广佛肇(广州—佛山—肇庆)高速公路路堑边坡K30+240—330滑塌为例,运用有限元强度折减法分析边坡稳定性,计算结果显示加筋后边坡稳定性安全系数比加筋前提高21.3%,边坡滑动面后移约10m,边坡稳定性得到提高,加筋土挡土墙能有效加固边坡。     

直立式加筋挡土墙稳定性数值模拟分析

采用MRAC软件,对直立式加筋挡土墙进行数值模拟,分析了加筋土挡墙的水平位移分布、面板的变形、筋材的受力和变形特性。分析结果表明:在土坡中设置加筋材料,能有效改善土体的变形状况,减小土体水平位移,提升挡土墙的工作性能,确保了土坡的稳定性。     

预应力锚索张拉方式对预应力损失影响探究

预应力锚索结构的预应力损失问题已成为锚固工程界广泛关注的课题,为了研究张拉方式对岩土锚索结构预应力损失的影响,在总结影响预应力损失因素、机理的基础上,通过预应力锚索现场张拉试验,对比分析了预应力锚索在多循环加卸载和单循环加卸载两种加卸载方式下的荷载-位移曲线,得出了两种张拉方式下锚固段岩土体产生的弹性位移和塑性位移。基于塑性位移量计算出了相应的预应力损失值,在此基础上,评价了张拉方式对预应力锚索结构预应力损失的影响。研究表明:两种加卸载方式产生的平均弹性位移量基本一致,但多循环试验产生的塑性位移比单循环试验产生的塑性位移大9.1 mm,占单循环加卸载试验平均塑性位移量的36.1%,说明经过多循环张拉,锚索锚固段岩土体中存在的大量节理、裂隙,在反复循环荷载作用下在短时间被不断压密,起到加速蠕变作用,提前消除了11.3%的由于锚固段岩土体蠕变造成的预应力损失。建议对于地质情况较复杂、节理较发育的工程,在锚索张拉锁定时尽量采用多循环张拉方式,将有助于减小预应力损失,获得更好的长期锚固效果,降低预应力锚索工程安全风险,提高锚索工程的技术经济和社会效益。