基于有限元法的悬臂式挡土墙墙顶变形影响因素分析

悬臂式挡土墙墙顶位移的影响因素是多方面的,从安全角度出发,基于有限元法对悬臂式挡土墙墙顶的变形影响因素进行了分析,并定量分析了各影响因素,如交通荷载与填土力学性质对墙顶位移的敏感性与挡土结构稳定性变化规律。实际工程算例表明,此方法能够确保悬臂式挡土墙的安全,且具有一定的适用性。     

填土碾压对挡土墙土压力和位移的影响分析

路基挡土墙是城市道路中的常见结构物,具有节约空间、减少路基填方等优点。在路基填筑过程中,填土荷载和碾压荷载都会对挡土墙产生挤压作用,导致挡土墙承受侧向应力并产生位移。该文结合盐城市范公路某标段路基填筑施工,在现场埋设土压力盒和测斜管进行试验研究,得到了土压力和位移的发展规律。路基中垂直土压力主要由土体的重力引起,基本随土体深度呈线性分布。在碾压过程中对墙背水平土压力影响很大,填土不高时水平土压力接近于被动土压力,但随着填土高度增加其增长速度放缓,在填土1.0~1.4m高度达到最大值后出现明显下降,最后趋近于静止土压力。挡土墙位移基本是绕墙底的转动位移,施工前期位移增长缓慢,到后期填土接近墙顶时位移发展很快。最后利用有限元软件很好地模拟了路基中土压力的分布和挡墙位移。     

桩承扶壁式挡墙受力特性及监测分析

基于案例和监测数据,通过建立数值模型,分析了桩承扶壁式挡土墙复合结构的位移、应力、土压力随分层填土过程的变化规律。分析结果表明:桩承扶壁式挡墙复合支挡结构可有效控制其自身水平与竖向位移;桩与挡土墙地基土刚度差异对结构水平位移有一定的控制作用;挡土墙与桩的连接处易出现应力集中现象;挡土墙墙背水平土压力分布符合常规的土压力理论,从墙底到墙顶土压力逐渐减小。     

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。     

挤压流动性隧道底臌机理及控制技术

为了从根本上防治隧道底臌和仰拱破裂,针对挤压流动条件下隧道底板变形破坏规律研究的不足,通过建立隧道侧墙岩体在支承压力作用下的力学模型,分析了侧墙岩体和顶、底板界面应力以及岩体轴力的基本分布规律,推导了侧墙岩体水平收敛位移及其极限平衡区宽度的理论计算公式。在此基础上,进一步分析了隧道底板岩体在侧墙岩体的挤压下产生塑性流动时的最大剪切破坏深度及其与相应侧墙的距离。最后以云岭隧道底臌为工程实例,对隧道侧墙和底板的初期支护参数进行了优化设计。分析结果表明：底板最大破坏深度及其与隧道侧墙的距离取决于侧墙岩体的极限平衡区宽度和底板岩体的内摩擦角;对于挤压流动性底臌,在加强地下水封堵和提高仰拱抗变形能力的同时,更应注重对隧道侧墙和底板岩体的锚注联合初期支护,为后续挤压流动性隧道底臌灾害的有效防治提供参考。     

双面加筋挡土墙结构特性分析

结合远安至当阳一级公路改建工程中采用的双面加筋挡土墙结构,以非线性有限元法对其结构特性进行了分析,并用Drucker—Prager模型模拟土体材料的非线性,研究分析了拉筋拉应力及墙背土压力沿墙高的分布规律,有限元分析结果与现场实测值吻合良好。研究表明,双面加筋挡土墙结构明显不同于一般重力式挡土墙,研究成果对其工程应用和进一步推广提供参考。     

考虑土拱效应的非极限主动土压力计算方法

针对平动模式下的刚性挡土墙,提出了考虑土拱效应的非极限主动土压力计算方法。考虑墙体平动位移对墙后填土内摩擦角与墙土界面上的外摩擦角的影响,建立了内外摩擦角与位移之间的关系式。对未达到极限位移的挡土墙,分析墙后小主应力拱的应力状态,并结合位移与摩擦角之间的关系,把主动侧土压力系数与挡土墙位移联系起来,将其用于水平微分单元法求解平动模式下挡土墙非极限主动土压力,给出了考虑土拱效应的非极限主动土压力分布、合力及作用点的理论公式,并与不考虑土拱效应的非极限主动土压力计算方法进行了比较。结果表明:该方法可行有效;土压力合力大小相等,但合力作用点与土压力分布存在明显差别;研究成果可为相关工程提供参考。     

路基悬锚式挡土墙墙背土压力分布

路基悬锚式挡土墙是一种新型的挡土墙,其墙背土压力分布与常规挡土墙墙背土压力分布规律不同,不能套用现有的公式进行计算。根据其受力特点,结合项目研究的需要和依托工程的实际情况,确定了以墙高8,9,10 m这3种工况对路基悬锚式挡土墙的墙背受力情况及土压力分布情况进行现场试验和跟踪检测。通过实体工程的实测数据及其结构特点对悬锚式挡土墙的墙背土压力进行了分析,并与墙后土压力设计值及修正后的公式计算值进行了对比。结果表明:路基悬锚式挡土墙各测试点的墙背土压力随时间逐渐增大并趋于稳定,沿墙高呈3段式非线性分布;墙背土压力近似分布图形可以参照现有锚定板挡土墙的计算方法得出,但需进行修正,土压力系数宜取1.2～1.4;为提高挡土墙墙背的受力均匀性及挡墙的整体稳定性,第1层锚杆高度与底板的距离宜为挡墙建筑高度的1/3且距离底板不宜大于2.5 m,各锚杆层间高差宜为2.5～3 m;墙背最上层锚杆位置由于受土压力较小,因此最上层锚杆布设高度宜为距墙顶1/3高处,且适宜高度为2～3 m;悬锚式挡土墙的双层锚杆与锚定板型式建筑高度宜为6～10 m,3层锚杆与锚定板型式建筑高度宜为10～12 m。     

水平荷载桩的试验研究

以南通一船坞工程为例,通过现场试验分析水平荷载桩的受力特性,得出了在各级荷载作用下,桩顶水平位移与水平荷载之间的关系和桩身的位移、转角及弯矩分布规律。通过桩身应力测试。研究了水平荷载桩的应力分布规律。     

悬锚式挡土墙有限元分析

挡土墙是路基工程中常用的支挡构造物,悬锚式挡土墙是一种组合式轻型支挡结构。本文应用有限元方法分析两层锚定板的悬锚式挡土墙墙背土压力和拉杆拉力。结果表明,墙背土压力沿墙高近似呈线性增长的趋势,在底部急剧变小,其值介于主动土压力和静止土压力之间;当采用两层拉杆时,上、下层拉杆宜分别布设于距墙顶和墙底板上沿约H/3位置处。     

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。     

基于流固耦合分析的库水位变化对公路挡土墙稳定性影响研究

水位变化是造成沿溪库公路支挡结构失稳的重要原因。该文基于达西定理和强度折减法,建立了浸水挡土墙流固耦合数值分析模型,对库水位变化时公路挡土墙的位移、应力和安全系数的变化进行了分析。研究表明:沿河库水位变化会引起墙后土体孔压变化,对挡土墙的应力分布和变形都会有较大的影响;水位上涨会使挡土墙受到的总侧向压力减小,安全系数增大,但基底应力会增大;水位下降会使挡土墙受到的总侧向压力增加,安全系数降低;对沿河库挡土墙稳定性研究时应当进行流固耦合分析。     

ANSYS在高速公路边坡稳定分析中的应用

介绍了ANSYS的基本原理,并对一高速公路边坡进行了模拟分析,获得边坡的位移和应力以及挡土墙的内力等分布规律,进而验算挡土墙能否满足设计要求,同时判断边坡是否稳定.     

基于预留支护假设的小净距隧道中央岩墙应力简化计算方法

小净距隧道中央岩墙在施工过程中会经历多次扰动,因此,如何保障其安全性和稳定性是设计和施工的重点,而获取其受力状态是科学制定设计和施工方案的前提。针对小净距隧道中央岩墙受力特性及其影响因素,研究了其应力分布规律和简化计算方法。在隧道围岩内部"预留支护"的假设前提下,首先得到"预留支护"界面上荷载分布的表达式,进而得到预留支护界面上的正应力与剪应力分布规律,并在此基础上计算中央岩墙所受平均正应力和附加弯矩,最后得到了中央岩墙在一定条件下的计算方法和分布规律。结果表明:小净距隧道中央岩墙应力分布规律可以通过"预留支护假设-界面正应力和剪应力分析-中央岩墙平均应力和附加弯矩-岩墙最终应力分布"的思路完成简化计算。中央岩墙应力分布规律与隧道半径、岩墙自身厚度以及初始地应力等因素有关。岩墙厚度和一侧隧道半径一定,另一侧隧道半径增大,岩墙整体应力逐渐增大,小半径隧道一侧的应力稍大;随着两洞室半径趋于相同,应力分布也呈现左右对称的趋势;在岩墙厚度较小时,适当增加岩墙厚度对减小其平均应力的效果很明显。在两隧道半径一定时,随着岩墙厚度增加,应力逐渐减小,分布逐渐变得均匀,由附加弯矩引起的两侧应力差也随之越小。     

深基坑格形地连墙支护结构变形与土压力研究

为了对格形地连墙的受力和变形特征进行系统研究,针对南京某基坑工程的格形地连墙支护结构,建立有限元分析模型,其中岩土材料采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型;通过数值模拟研究分步开挖时此类基坑的变形和土压力分布规律,并与实测数据和朗肯土压力进行对比;最后分析后墙及隔墙深度、后墙宽度、前墙厚度和内坑加固等因素的影响。分析表明： 格形地连墙的侧向变形类似于悬臂梁变形,最大侧向变形位于墙顶,这一变形形态与常见多道支撑支护结构的变形规律存在差异,且前墙厚度和内坑被动区加固对此类支护结构性状的影响比较显著。     

仰斜式挡土墙影响因素的敏感度分析

挡土墙是一种保证路基与边坡土体稳定的构造物，它的作用是防止路基边坡土体发生位移与崩塌，对挡土墙安全性的研究是工程设计的基础性工作之一。对此，以仰斜式挡土墙为例，结合工程实践建立了分析模型，模型中考虑了挡土墙高度、基础埋深和墙顶填土高度的因素影响。采用理正深基坑6.0软件计算，并对计算结果进行敏感度指标分析；最后总结仰斜式重力挡土墙设计的要点。     

新型桩墙组合结构在高陡边坡支护中的应用研究

桩间挡土墙和桩基托梁衡重式路肩墙是铁路和公路工程中两种常用的边坡支护结构形式，但有些工程受到地形地质条件限制时，仅采用一种支护措施不能满足工程设计要求。以腾俊物流专用线货场右侧高陡膨胀土边坡为例，采用新型桩间挡土墙加桩基托梁衡重式路肩墙的组合结构形式，对膨胀土边坡进行支护。并通过力学分析计算，确定了桩、墙所受土压力和滑坡推力的大小，验证了该组合结构形式的可行性。     

枝江尾矿库排水工程圆形顶管工作井后背墙及土体的应力与位移特征分析

为分析Ⅴ级围岩中圆形顶管工作井后背墙及土体的应力、位移空间分布特征,依托枝江尾矿库排水工程,对圆形顶管工作井的稳定性进行监测,并建立三维数值模型,研究井体结构尺寸参数和顶力值对后背墙土体水平位移的影响。实测和模拟结果表明:1)后背墙土体水平位移和应力竖向分布最大值均出现在顶力范围内,距后靠背钢板左右边外侧2.5 m范围内的后背墙处出现拉应力集中区域,且沿井深集中在后靠背钢板高度范围内。2)井壁厚度对限制土体水平位移影响最大,后靠背中部厚度影响次之,底板厚度影响最小;当以优化结构尺寸提高土体稳定性时,应优先考虑增大后靠背中部厚度。3)对于在中风化泥质粉砂岩层中的顶管施工,工作井井壁嵌岩深度的改变对后背墙土体水平位移影响不大,井壁可不进行嵌岩处理。4)后背墙土体水平位移与油缸顶力呈近似线性关系。     

墙高对挡土墙土压力的影响

通过对挡土墙、墙背填土及地基的性质、边界条件等进行三维仿真模拟，对三种不同荷载组合形式下，不同墙高的挡土墙土压力及位移进行计算分析。     

基于FLAC3D的深挖边坡锚杆支护探讨

为探明某公路深挖边坡进行锚杆支护的时效,采用公路路基设计规范方法确定支护方案,并对规范方法所作"每根锚杆承担相同下滑力"的简化和假定下的锚杆支护方案采用FLAC~(3D)进行计算。通过对边坡与锚杆的应力状态和分布形式进行分析得出,在分级锚固支护下的边坡位移分布规律、各层锚杆轴力分布规律与所处层位的关系、潜在滑动面分布规律,并基于此分析了支护方案的安全性与合理性;通过对计算结果进行分析得出,采用规范方法的锚杆支护方案各层锚杆抗拉发挥程度不一致,所得稳定系数达不到规范要求的安全系数,方案偏于不安全;基于对现有方案的分析,采用FLAC~(3D)在总锚杆长度不变的基础上对方案进行优化,通过分析计算,优化后的方案稳定系数满足设计要求;最后,针对深挖边坡锚杆锚固工程的设计和施工,提出相关建议。