加筋土拉拔试验的拉拔过程数值模拟

在土工布加筋黄土的拉拔试验基础上,建立FLAC3D数值分析模型,研究了拉拔试验中筋材拉应力、填土应力和位移的发展变化过程。研究表明:在拉拔过程中,筋材的拉应力随着拉拔位移增加而增大,当位移达到一定值后筋材拉应力保持不变;筋材拉应力沿筋长线性减小;筋土界面的交互作用会使得填土位移和应力重分布,拉拔端填料的水平土压力增大,而筋材末端填料的水平压力减小。填料的位移随拉拔位移增加而增大,且受影响的填料范围不断扩大,受影响区域填料的形状由椭圆形逐渐发展成水平放置的钟形。     

格栅加筋膨胀土拉拔试验测试值的数值模拟

单向土工格栅加筋膨胀土技术在治理膨胀土地区堑坡坍滑方面得到了成功的运用,该技术的关键是筋土间的相互作用力,需通过拉拔试验获得。国内外不少学者尝试用数值模拟来获取土中加筋的拉拔力,而模拟所需参数大多采用经验估算或文献获得。由于一些参数取值与实际不符,导致模拟结果与工程实测值有不小误差。目前通过完成系统试验获得所需参数后再做数值模拟的不多,而先做加筋膨胀土拉拔试验,再对其数值模拟的更鲜见。首先用直剪试验获得了膨胀土的抗剪强度指标,然后用自行研发的大型数控拉拔试验系统完成了单向土工格栅加筋膨胀土拉拔试验,取得了数值模拟所需单位面积刚度系数、筋土界面黏结强度及摩擦角等参数,重新设计并进行了带位移监测且改变施测上覆压力的拉拔试验。运用FLAC3D软件,利用其内置的土工格栅单元对试验测试结果进行了数值模拟。通过对拉拔力、监测位移的模拟结果与试验实测数值间的对比发现:两者误差较小,表明将数值模拟法用于预测加筋膨胀土试验中筋材的拉拔力及位移可行,能方便获取筋土间应力、应变的发生、发展与变化,可减少做拉拔试验的经济和时间成本,为加筋机理研究提供了一种快速便捷的研究方法。     

加筋土工程中筋材的拉拔试验研究

对双面加筋挡土墙结构中预埋的不同层位、不同长度的拉筋进行现场拉拔试验,分析表明筋土之间的拉拔摩阻力随上覆压力的增加而逐渐增大,拉筋越长,抗拔力越大。拉拔试验所测得的似摩擦系数及似粘聚力高于常规设计值,拉拔试验真实地反映了筋土界面的工作状态。     

考虑桩土界面相对位移与界面外土体剪切变形抗拔桩荷载传递分析

传统理论分析方法在分析桩体荷载位移关系时,都存在各自不同的缺陷。剪切位移法假定桩土界面不产生相对滑移,荷载传递法的分析计算是基于一种表征桩侧摩阻力与桩体总位移关系的桩土荷载传递模型之上,但事实上桩侧摩阻力是由桩土界面相对滑移产生的。通过对抗拔桩变形模式进行分析发现,桩体总位移可以分为桩土界面相对位移与桩土界面外土体位移两部分。因此,通过建立一种表征桩侧摩阻力与桩土界面相对位移关系的桩土界面荷载传递模型,结合使用桩土界面荷载传递原理与剪切位移法对两部分位移量进行计算,从而得到了不同荷载作用下桩体总位移。通过与工程实例进行对比,证明了本方法的合理性。     

网格尺寸对格栅—砂—黏土界面特性影响的离散元分析

为研究网格状带齿加筋砂垫层体的优化尺寸,通过采用二次开发的椭球形颗粒模拟砂土、平行黏结模型模拟筋材,建立了基于PFC3D颗粒流数值模型,系统分析了筋材横肋间距、齿筋高度及长短轴比3个变量对拉拔抗力的影响,揭示了筋土之间的相互作用机理.结果 表明:拉拔位移较小时,3个变量对拉拔阻力基本无影响;随着拉拔位移的增大,齿筋阻力...     

单向土工格栅加筋膨胀土的拉拔力计算公式研究

为获得加筋土中筋材与填料间的作用力,国内外不少学者开展过拉拔试验,受测试仪器所限,多是研究双向土工格栅与砂土间拉拔力,建立拉拔力计算公式时,普遍认为它由表面摩擦力与横肋侧面阻力两者构成,而单向土工格栅因横肋的间距较大,目前对其与膨胀土填料间拉拔力的试验研究还鲜见。借鉴已有确定拉拔力的多种方法,提出最大拉拔力计算公式,采用自行研发的大型数控拉拔试验系统,利用其尺寸大、双向气囊加载、能消除侧壁摩擦等优势,优化试验方案设计以获取公式中两重要计算参数:一是将不同长度格栅剪去提供侧面阻力的横肋后实施拉拔,得格栅与填土间滑动摩擦系数;二是开展不同横肋数格栅的拉拔试验,测得单根横肋的端承侧面阻力。对比基于剪切破坏、冲切破坏及普朗特破坏3种机理分析所得端承侧面阻力结果,验证了试验测得的横肋端承侧面阻力较合理,并通过试验再次验证用最大拉拔力计算式分析不同型号、尺寸格栅加筋两种膨胀土及确定拉拔摩擦系数合理。研究成果可用于指导单向土工格栅加筋膨胀土工程的设计与施工以及格栅厂家对产品的改型升级。     

经编土工格栅加筋煤矸石的筋土界面特性试验研究

以煤矸石为填料,经编土工格栅为筋材,进行了一系列直剪试验和拉拔试验,测试了经编土工格栅与煤矸石间的界面摩擦特性,获得了不同压实度煤矸石与经编土工格栅间的直剪和拉拔界面强度和摩擦系数,并进行了对比分析。试验结果表明：经编土工格栅加筋煤矸石的直剪和拉拔剪应力和位移的关系为非线性,剪应力峰值随法向应力的增加而增大,直剪试验曲线呈稳态型,而拉拔试验曲线为软化型。经编土工格栅与煤矸石的直剪界面强度均随煤矸石压实度的增加而增大,符合莫尔库仑强度型;经编土工格栅与煤矸石间有良好的拉拔摩擦特性。     

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。     

路堤下复合地基桩土应力比计算方法研究

通过深入研究复合地基桩土界面摩阻力发挥机制,将桩侧摩阻力分为塑性区与弹性区,并假设了其折线形分布模式,根据中性点、桩土界面屈服点以及桩端处的桩土相对位移条件,建立了桩土相互作用的控制代数方程组,同时引入"等沉面模型"考虑路堤土拱效应,根据路堤与桩土加固区的变形协调,最终建立了路堤荷载复合地基桩土应力比计算方法,并编制了相应的计算程序。最后采用某工程实例对本文方法进行了验证,计算结果与实测值较为接近,表明了方法的合理性。     

后压浆提高桩基础承载力机理试验

通过桩基现场静载破坏试验,对比分析桩端后压浆和常规桩的桩端阻力、侧摩阻力、承载力的发挥性状,采用浆土相互作用机理和宾汉流体模型分析桩端后压浆承载力提高机理,结果表明:浆土相互作用提高桩端土强度,促进桩端阻力更大程度的发挥,极限荷载下桩端阻力值提高105.71%;浆液上返改变桩土界面性质,桩土相对位移减小侧摩阻力得到提高,极限荷载下侧摩阻力值提高16.31%,所占总荷载比例减小8.24%;试验分析浆液上返高度为54.54%桩长,理论分析与试验分析的浆液上返高度较相近,浆液上返段侧摩阻力的增强效应沿桩端向上减小;桩端后压浆改变摩擦桩的承载特性,桩基础沉降减缓,承载力提高28.57%。     

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。     

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。     

刚性面板加筋挡土墙的离心模型试验研究

通过土工离心模型试验,研究了刚性面板加筋挡土墙的变形特征及其内在破坏模式。试验程序包括设计加速度条件下正常工作状态的模拟和极限加速度条件下极限工作状态的模拟,就挡土墙面板侧向位移和加筋材料的应变进行了实时测量;并测量了极限状态下模型剖面的位移标记的变形,从而获得了极限工作状态土体滑动破坏面的位置。试验结果表明:(1)加筋土挡土墙所发生的侧向位移量远小于无加筋挡土墙的位移量,并且加筋层竖向间隔越小,加筋层越密,相对侧向位移量越小,加筋效果越明显;(2)整体式刚性面板加筋土挡土墙的性能优于一般的分离式刚性块式面板加筋土挡土墙;(3)加筋材料有从回填体中被拔出破坏的可能性,因此,加筋风积沙挡土墙内部稳定性校核时,需要验证抵抗这种破坏的安全性。     

考虑摩擦滑移的普通板式橡胶支座剪切性能研究

普通板式橡胶支座作为中国量大面广的公路钢筋混凝土梁桥结构体系中的重要支承构件,其力学性能对局部和整体结构的刚度分布和受力变形特点具有一定的影响,甚至影响服役公路桥梁结构的安全性和适应性。因此,针对桥梁服役过程中该类支座普遍存在的滑移、脱空等典型病害特征,研究其不同受力状态下的剪切性能。考虑支座界面接触方式、几何尺寸等参数,设计并进行了6个普通板式橡胶支座的剪切性能试验。对不同参数影响下支座的损伤破坏模式、剪应变-剪应力曲线、支座有效剪切应变及抗剪刚度等参数进行对比分析。进一步应用有限元数值模拟方法,对摩擦滑移下的支座剪切性能进行参数分析,并将其有限元分析结果与普通板式橡胶支座的剪切性能试验结果进行对比。研究结果表明,支座上、下表面的接触摩擦条件可明显影响支座的水平侧移和抗侧力。对于界面摩擦因数较小的情况,卸载后支座摩擦滑动位移不能完全恢复,随着循环加载次数的增加,摩擦滑动位移增幅增大,且支座界面摩擦滑移可降低支座有效剪切变形和抗剪刚度的发挥。0.5,0.7,1.0等效剪切变形下支座的抗剪刚度试验结果、模拟结果与理论计算结果对比表明,试验结果与模拟结果吻合较好,而既有抗剪刚度理论计算结果偏大,且未考虑支座界面摩擦滑移、脱空的影响。因此,在进行实际桥梁结构的力学性能计算时,应考虑不同受力阶段支座力学性能指标的取值。     

宝兰铁路重塑黄土的轴向拉伸试验研究

为了揭示“宝兰重塑黄土”的抗拉特性,设计了一台测量精确、应用方便的土体抗拉试验装置,利用此装置对重塑黄土试件进行轴向拉伸试验,得到重塑黄土的应力-位移关系曲线、干密度和含水率对抗拉特性的影响规律。研究结果表明:重塑黄土抗拉强度随含水率的变化存在峰值,表现出两种不同的破坏形态,在塑限前主要受弹性变形控制,超过塑限后主要受塑性变形控制;重塑黄土的抗拉强度与干密度之间呈指数关系;重塑黄土的极限位移与干密度之间成线性关系。     

测斜管对土质边坡变形和稳定性的影响分析

该文结合某土质边坡监测试验所用PVC材质测斜管,测求了该管的基本力学参数,利用有限元法的分析手段,分析和评价了有无测斜管以及不同抗弯刚度的测斜管对土质边坡变形和稳定性的影响程度。认为:PVC材质测斜管对土质边坡的稳定性和变形影响较小;影响测斜管的水平位移的关键参数是抗弯刚度EI,抗弯刚度越大,其水平变位就越小;影响测斜管的竖向变形的关键参数是弹性模量E,即E越大,其竖向变形就越小;PVC材质测斜管对土体变形的影响范围仅为3D(D为测斜管外径),且测斜管的抗弯刚度远小于对边坡变形产生影响的抗弯刚度。故在边坡变形和稳定性的分析中可以不予考虑测斜管的影响。     

土工拉筋带似摩擦系数试验研究

以单粒径的标准砂和具有一定级配的砂卵石为填料,对土工拉筋带进行室内拉拔试验,得到在不同填料、不同含水量和不同压实度条件下筋-土间的似摩擦系数的变化规律,为加筋技术在实际工程应用中提供依据。     

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。     

加筋土界面作用参数的拉拔试验研究

进行了不同填料、不同法向应力和不同含水率下的拉拔试验研究,结果表明:填料的颗粒越均匀,填料与筋带的作用效果越好;含水率对筋土界面参数的影响表现为:界面摩擦角随含水率的增大先增大后减小,界面黏聚力随含水率的增大一直减小,同时根据试验研究结果对反映加筋土界面摩擦特性的双曲线模型进行了修正,用幂函数对似摩擦系数与法向力之间的变化关系进行拟合,其结果比较理想。     

U形UHPC永久模板RC无腹筋组合梁抗剪性能试验

为了研究UHPC永久模板RC无腹筋组合梁的抗剪性能,以UHPC永久模板的厚度和界面条件为试验参数,分别开展了UHPC材料力学性能与UHPC永久模板RC无腹筋组合梁四点加载试验。由于组合梁的抗剪性能与UHPC的基本力学性能密切相关,因此首先对UHPC的抗拉与抗压性能进行了试验研究。UHPC的力学性能试验结果表明,UHPC在单轴单调荷载作用下具有一定程度的应变硬化特征,其拉伸极限强度为4.87 MPa,极限拉应变为0.6%。在材料试验结果的基础上,通过考虑UHPC永久模板厚度与界面方式这2种试验参数,分别设计了1根RC参照梁,1根UHPC参照梁,以及2种UHPC/RC界面类型（光滑与均布剪力键）、3种永久模板厚度（15,20,25 mm）、共计6根U形UHPC永久模板RC无腹筋组合梁。在对这8根梁分别进行四点加载破坏试验的基础上,分析了UHPC永久模板不同厚度与界面类型对组合梁抗剪承载力的影响。结果表明：组合梁的抗剪承载力及其变形能力较相同尺寸及配筋的RC无腹筋梁至少提高了103.7%和117.7%;且无论何种界面类型下,抗剪承载力随着UHPC永久模板厚度的增加而增加;界面为均布剪力键的UHPC永久模板较光滑界面能提供更高的抗剪承载力与变形能力。最终,基于修正桁架模型理论,分析了UHPC永久模板与RC无腹筋梁的抗剪承载力及其抗剪构成,提出了UHPC永久模板RC无腹筋组合梁的抗剪承载力计算公式,且公式计算值与试验值吻合较好。