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...     

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。     

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。     

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。     

拼装式土工格室挡墙受力变形测试分析

以四川成宜高速连接线某试验段变截面土工格室挡墙为工程依托,首先对新型拼装式土工格室挡墙的施工方法进行介绍,采用新型玻璃钢轻质面板有效解决了挡墙线形不美观并容易破损的不足;其次,通过现场监测对该挡墙的支护效果进行分析,现场监测结果表明：该挡墙不同部位的土压力沿墙高呈非线性分布,底部大,顶部小,局部会出现土压力减小的现象;挡墙同一水平高度处墙背和墙中部土压力较大,而墙面处较小,说明土压力从墙中部到墙面范围内的衰减程度较大;对墙身水平位移的监测结果表明：水平位移曲线为“S”形,存在2个位移分界点,水平位移在截面形状改变处变化明显,挡墙顶部和底部的水平位移为最大值和最小值,分别为30 mm和3 mm;对挡墙的沉降监测结果表明：该挡墙填筑施工期沉降量较大,占总沉降量的70%～90%,工后沉降很小,墙体最大沉降发生在挡墙顶部,沉降最大值仅为23 mm。最后,结合土压力计算理论分析该台阶式截面挡墙的土压力分布和墙身变形规律,结果表明该挡墙变形符合“转动+平动+绕墙底转动”模式,采用该文计算方法得到的墙背土压力与实测值较为接近,用于挡墙设计时结果更偏安全。     

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.     

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。     

加筋陡坡模型试验及其有限元分析

为了研究格栅加筋陡坡的力学特性,在室内修筑了加筋陡坡的模型墙。分别测试了挡墙从施工到正常使用期间加筋体内筋带拉力、土压力分布、墙面变形以及地基应力等。并基于自洽理论建立了筋土复合材料力学模型,将计算结果与试验实测结果进行了对比分析,验证了加筋挡土墙结构力学特性和自洽有限元分析方法的可靠性。     

加筋挡墙有限元分析

针对加筋挡墙筋材与挡墙及墙后填土的相互作用机理，采用有限元方法对加筋挡墙进行力学分析，得到墙后填土路堤中筋材受力的特点，对加筋挡墙设计和施工有实践意义。     

钢网面板土工格栅加筋土挡墙现场试验研究

通过对湖南省湘潭至衡阳西线高速公路第12合同段边坡防护工程中的新型加筋土结构——钢网面板土工格栅加筋土挡墙进行现场监测试验,得到了该加筋结构形式在逐层填筑施工过程中垂直土压力及水平土压力的分布规律、拉筋的变形规律。监测试验结果表明:上下级墙底的垂直土压力沿土工格栅拉筋长度方向呈非线性分布,分布曲线并不相同,最大值在拉筋中后部且大于理论值,并随着时间的推移逐渐消散。实测墙背水平土压力由于受到约束不同,其值的变化规律亦不同。随着荷载的增加,各层拉筋的应变也随之增大且靠近墙面板处的拉筋变形最大。受施工荷载、气候等各方面的影响,部分拉筋出现了负应变。工程实践表明该加筋结构形式设计合理、安全可靠、受力性能良好、绿化效果显著。     

桩承加筋垫层复合地基桩土应力比分析

对带桩帽的桩承式复合地基水平加筋垫层进行受力变形分析,得出加筋体的挠曲变形量及筋材拉应力。在此基础上,视复合地基中竖向桩体和桩间土体为线弹性体,由静力平衡及变形协调条件,同时考虑筋材拉应力的作用,得到水平加筋垫层上下桩土应力比的计算方法。该方法能反映桩土间的差异沉降量、水平向加筋体抗力作用、桩间距、桩帽直径等因素对桩土应力比的影响。最后,采用该方法对某一现场试验结果进行分析,理论值与实测值吻合较好。水平加筋垫层的存在使复合地基桩土应力比增大,地基承载力提高,用文中方法计算桩承加筋垫层复合地基桩土应力比是可行的。     

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。     

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。     

土工格栅反包加筋支护膨胀土堑坡的工作机理

结合南宁外环高速修建,在完成典型南宁膨胀土性质试验后,借助FLAC3D土工格栅结构单元建立边坡模型;根据物体温度变化产生的热效应与膨胀土吸湿后的体胀效应的相似性,运用FLAC3D的热-力耦合模块分析坡体干湿循环显著影响区内的筋、土相互作用,获得反包加筋体内部的应力、变形及广义塑性应变发展规律;对比开挖边坡体内土中应力、应变及其稳定性,依据加筋膨胀土体内的筋材受力、变形特点,分析并论证了柔性支护处治膨胀土堑坡的"框箍"工作机理。     

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。     

黄土加筋路堤的数值模拟及性能分析

采用FLAC数值方法对黄土加筋路堤施工全程进行模拟,基于室内压缩试验和FISH动态模量输入的方法来描述土体的压实,利用土体在不同围压下的压缩模量来计算其变形模量,并用该法对宁夏黄土地区高速公路某路堤加筋试验工程进行了模拟,模拟结果和实测值较为接近。结果显示:随着路堤施工的推进,长短筋材发挥的作用不断变化,在路堤填土高度不高时,长短筋材受力区别不明显,填土高度增大时,短筋受力逐渐减少,长筋受力不断增大;并且,据长筋的受力特点可以分为3个区域:边缘区、受力区,内部区。对黄土路堤加筋效果的评价不仅应包括对筋材和路堤稳定性的提高,而且还应包括筋材对路堤不均匀沉降和基底土压力的调整作用。研究结果为土工合成材料在黄土中的推广应用提供了有益的探索。     

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。     

加筋土-锚杆组合支护式路堤工作机理研究

以宜-巴高速公路某加筋土路堤断面为研究对象,结合现场监测数据,采用弹塑性有限元计算程序对加筋土-锚杆组合支护结构的变形受力特性进行研究,并针对筋材刚度、加筋间距、坡后锚杆连接与否等因素进行参数分析。主要研究结果表明:加筋土路堤中相邻阶梯水平位移变化幅度较大,且坡后台阶处出现较大不均匀沉降,需保证此处填土的压实度;加筋土路堤最大水平位移和垂直位移随着筋材轴向刚度的增加而减小;随着加筋间距的增加,加筋土路堤的安全系数相应减小,各加筋体承担的荷载不断增大;锚杆与加筋体连接情况下最大水平位移和垂直位移均较未连接的情况要小,安全系数提高。     

双级加筋土挡墙动力特性振动台试验

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Bockinghamπ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。     

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。