基于数值分析的土工格栅加筋陡坡路堤优化设计研究

为了探讨土工格栅加筋陡坡路堤设计参数对稳定性的影响,以G216线民丰至黑石北湖公路项目土工格栅加筋陡坡路堤工程为例,借助Midas GTS NX有限元软件实现土工格栅加筋陡坡路堤的建模,研究路堤构造形式、填土参数、筋材参数对路堤最大水平位移以及路堤稳定性的影响规律.结果 表明:填土黏聚力、内摩擦角以及土工格栅弹性模量越大,加筋路堤最大水平位移越小,路堤整体稳定性越好;对于高陡坡路堤,可以通过路堤分级的形式对路堤进行加固;"上疏下密"型布筋方式比"中间密"型以及"均布"型更能有效限制路堤的水平位移;在加筋陡坡路堤设计时,建议土工格栅的弹性模量不低于7 MPa,筋材布设层间距不大于60 cm.     

都汶路土工格栅加筋堤抗震性能浅析

通过对都汶路路堤的震害调查,发现未加筋的素土堤破坏现象严重,而做了土工格栅加筋防护的路堤变形、破坏情况明显较轻。为评价土工格栅加筋堤的抗震效果,设计了素土模型和加筋土模型,进行了二组振动台模型实验。对比实验结果发现,土工格栅加筋能明显减弱土层对地震波的放大效应,在Ⅷ度地震(加速度峰值0.25～0.3g)时,对加速度峰值放大系数可减小约20%;随着地震振动次数和振幅的增加,土体内部的损伤会引起其自振频率的降低,导致土体的自振频率更加接近地震波的卓越频率,使强震下土体放大效应增强,这解释了余震对路堤本体的累积损伤。     

土工格栅加筋陡坡路堤的有限元分析

采用Plaxis程序建立了土工格栅加筋陡坡路堤的有限元分析模型,利用该模型对陡坡路堤边坡坡比、路堤高度、筋带间距及筋带参数等因素对陡坡路堤稳定性的影响机理进行了研究,并对加筋陡坡路堤的极限承载力进行了数值分析。分析结果表明,土工格栅加筋陡坡路堤不但能降低路堤的总竖向沉降量,减小路堤的侧向位移,确保陡坡路堤稳定性,还能显著提高路堤的承载力。     

土工格栅加筋昔格达土路堤作用影响要素分析

昔格达土是四川省安宁河流域广泛存在的一种区域性土,工程性质较为特殊,具有易软化、崩解的特性,不能直接作为软土地基上的路堤填土材料使用。为了研究加筋对昔格达土路堤稳定性的作用效果,采用土工格栅加筋软土地基上的昔格达土路堤,以土工格栅层数、土工格栅模量、昔格达土模量及昔格达土填土高度为影响因素,利用有限元软件ABAQUS对以上不同影响因素作用下的昔格达土加筋效果进行了对比分析。计算分析结果显示,利用土工格栅加筋可显著降低软土地基的水平位移量,提高昔格达土路堤稳定性;增大加筋层数、筋材模量和降低填土高度能有效抑制地基的横向变形,但昔格达土路堤模量的大小对加筋效果影响不大。研究成果对四川攀枝花、西昌地区新建高速公路的设计及施工有一定的指导价值。     

竹筋格栅加固高陡沟壑黄土填方路基数值模拟研究

竹筋格栅是一种新型加筋材料,其具有的高强、环保等特点使其优于土工格栅等传统加筋材料。通过ABAQUS三维建模计算,对高陡沟壑黄土填方路基填土与原状土交界面竹筋格栅加固效果及其影响因素进行研究。研究结果表明：黄土填方路基填土与原状土交界面最大差异沉降和最大横向位移均位于路基顶部;在填土与原状土交界面采用竹筋格栅加筋后交界面差异沉降较加筋前明显减小,交界面横向位移亦明显减小;相比于中部和底部,在路基上部位置铺设竹筋格栅效果最优,交界面差异沉降减少量最大;竹筋格栅间距存在最优加筋间距,即界面差异沉降控制效果随格栅间距变密而提升,但间距过密时效果提升不明显。在实际工程中可仅在路基中上部位置铺设竹筋格栅,并选择最佳的格栅间距。     

车辆动载作用下双级柔性加筋挡墙位移分析

采用MidasGTS NX有限元分析软件,结合柔性加筋双级挡墙的工程实例,使用动力分析方法,对车辆动载下加筋挡墙各个结构物的位移变化规律进行研究,通过对加筋挡墙与不加筋挡墙情况下模型不同时刻、不同部位动位移的分析,得出以下结论:车辆动载下,土工格栅对加筋挡墙和不加筋挡墙的差异性影响显著,土工格栅不仅能明显加大土体的约束,而且还能有效的减小路面结构各层的水平位移和竖向位移。     

基于强度折减法的加筋路堤稳定性分析

土工格栅在加筋技术中应用非常广泛,合理的设计方法是保证结构安全、稳定和耐久性的重要前提。通过PLAXIS软件建立基于强度折减法加筋陡坡路堤模型,分析加筋陡坡路堤的安全系数。结果表明,随着筋材间距的增加,加筋陡坡路堤的安全系数会逐渐减小;边坡高度越高,边坡则越不稳定,安全系数越低。     

土工格栅在处治软土路基变形中的应用研究

为研究土工格栅对公路软土路基变形影响的工作性状,依托山西某高速公路工程,采用土工格栅和土工布作为不同加筋材料与非加筋土进行试验路施工及工后监测。结果表明,相对无筋土,土工格栅降低软土路基的沉降位移最大值可达11%,侧向位移值减小约51%;加筋材料的不同对变形的发展也有差异;同时,土工格栅有利于路基断面均匀受力,提高路基稳定性。     

黄土地区加筋路堤变形控制效果研究

将土工格栅作为加筋材料铺设于黄土路堤中能够有效改善路堤的变形特性,提高路堤的稳定性。通过一系列土工试验,研究了山平高速公路黄土路堤填料的基本物理力学性质;建立数值分析模型,对比分析了交通荷载作用下黄土路堤在未加筋和加筋两种工况下的变形特性;研究了筋材布设方式对黄土加筋路堤的影响,并进行了参数分析。结果表明：土工格栅能够有效减小黄土路堤顶面沉降、不均匀沉降和侧向位移;当格栅铺设层数相同时,等间距铺设的效果要好于非等间距铺设;荷载大小、填土参数、筋材参数对加筋路堤工作性状影响较大;筋土界面似摩擦系数对边坡稳定性影响较大。     

交通荷载作用下软土地基的土工格栅加筋效应分析

为了探讨不同土工格栅加筋方式对深软土地基应力变形特性和不均匀沉降的控制效果,建立了土工格栅与土的动力相互作用模型,通过分析地基变形、地基应力水平、加速度传递特性以及格栅的受力情况,研究在交通荷载反复作用下,土工格栅的加筋效果和机理.计算结果表明:土工格栅加筋基层结合格栅包裹细碎石加筋垫层处置深软土地基的三层加筋法可以有效地减小软土地基的沉降,弱化地基内的应力水平,限制交通荷载的影响范围,是一种切实有效的加筋方法.     

拓宽路堤填土期间土工格栅的力学行为试验研究

土工格栅在道路建设工程中广泛应用,但土工格栅在路堤中的受力情况和效用发挥仍不清晰。结合广三高速公路直接拼接拓宽路堤工程,采用在土工格栅安装柔性位移计观测土工格栅应变的方法,测试分析和研究土工格栅在桩承式加筋路堤填土期间的力学行为。研究表明,对于桩承式加筋土路堤,土工格栅拉应变随填土高度增长,能有效地将荷载分散到桩体,路堤荷载作用下土工格栅横向应力分布呈现中央小、两侧大的特征,但是发生的应力和应变远小于设计值,道路扩建工程中土工格栅的材料设计具有进一步优化的可能性和必要性。     

基于颗粒流的高填黄土明洞加筋减载数值模拟分析

为研究高填黄土明洞加筋减载的荷载传递规律,采用颗粒流软件模拟高填黄土明洞加筋减载,通过分析洞顶竖向应力、颗粒竖向位移、颗粒间的接触力、格栅的竖向变形和孔隙率等细观参数的变化,从微观角度揭示土工格栅加筋减载明洞减载规律,并进一步研究土工格栅刚度和层数对洞顶减载效果的影响。结果表明： 1）土工格栅的竖向变形和颗粒竖向位移变化形式基本保持一致,格栅的变形依赖于洞顶内外土柱的沉降差; 2）在格栅所能承受的最大变形范围内,内外土柱负的沉降差越大,格栅的拉膜效应越显著,减载效果越好; 3）格栅的刚度和层数对其减载效果均有一定的影响,应根据实际填土高度和填土性质选择适宜刚度和层数的格栅进行减载。     

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。     

砂砾填筑及土工格栅改善桥头跳车机理研究

采用有限元计算的方法，分析了桥梁台背回填砂砾和粘土的受力状态的差别；并分析了不同层距土工格栅加筋路堤的受力变形特性。得到以下主要结论：①土体的材质对沉降有十分明显的影响，对于弹性模量、内摩擦角、粘聚力相对稼大的砂砾而言，其整体性能比粘土要优良，更适合做路堤填土；②土工格栅加筋作用能够有效减小路堤沉降量，提升路堤的整体性和竖向变形均匀性，且格栅层距越小效果越明显；③格栅有利于改善路面结构和搭板的受力和变形特性，从而延长路面使用寿命。     

土工格栅与尾矿拉拔试验及筋材拉力研究

为分析土工格栅与尾矿拉拔试验中拉力沿土工格栅的变化规律,通过试验中格栅所受到的拉力、剪应力和应变的关系,提出了影响筋-尾矿界面特性的拉力系数a,推导出拉力沿格栅的分布公式,通过试验所测的数据验证了公式的可行性。在加筋尾矿结构中,加筋材料拉拔位移不是很大时,采用该公式能够较好地预估筋材在不同位置的拉力,为土工格栅在加筋尾矿坝工程中的应用提供依据。     

土工格栅加固处理软土路基优化研究

以土工格栅加固某软土路基扩宽工程为背景,运用MIDAS/GTS有限元软件建立路基三维模型,针对不同土工格栅加筋层数的软土路基进行位移、应力及稳定性对比分析,优选出最佳的土工格栅加固层数。研究结果表明:增大土工格栅加筋层数可以有效减少路基的位移和应力,提高稳定系数;当加筋层数为3层时,路基位移、应力减小幅度较大,加筋效果最明显;考虑到减小施工难度和降低工程成本等因素,选择铺设3层土工格栅加筋层为最优方案。     

地震波斜入射下桩承式加筋路基动力响应分析

为了研究地震荷载作用下桩承式加筋路基的动力特性,基于显式有限元法结合黏弹性人工边界的时域波动分析方法,建立了三维地震SV波斜入射的输入方法。采用所建立的斜入射输入方法,研究了地震波斜入射作用下桩承式加筋路基地震反应规律。计算结果表明:与垂直入射相比,SV波倾斜入射可显著减小对路基抗震安全性起控制作用部位的位移、速度、加速度动力反应;加筋体的存在,可在一定程度上缓解地震荷载的冲击;同时,加筋层数、土工格栅的模量也对路基的抗震性能有很大的影响。     

土工格栅加固浅层软土地基的有限元分析

为了评价土工格栅加固浅层软土地基的效果,对公路软土地基稳定性进行现场监测,通过试验确定土和格栅的计算参数;运用有限元理论,研究浅层软土地基在分级加载情况下的稳定性,并分析格栅加筋效果的影响因素.结果表明:理论计算的侧向位移值和竖向位移值与现场观测结果基本吻合;铺设格栅能有效地控制软土地基的侧向位移,而对减少路堤的竖向位移效果不明显;随着路堤填土的增加,土工格栅的拉力逐渐增加,并且格栅拉力的峰值有逐渐向路基中线方向移动的趋势;加筋模量增大,格栅对坡脚下各点侧向位移的约束作用增强,对路堤底部沉降的变化没有影响;铺设多层格栅比铺设1层处理效果好,但不显著;如果只铺设1层土工格栅,那么在软土地基表面铺设对侧向位移约束的效果最好.     

土工格栅二灰土加宽路基的力学特性

以青岛—银川高速公路济南至青岛段某加宽段改扩建工程为依托,对土工格栅二灰土加宽路基施工力学特性进行对比分析,得出以下结论:(1)土工格栅与二灰改良土有效控制了路基竖向位移的发展,竖向位移以新、旧路基坡脚处为中心呈现近似弧形辐射衰减;(2)加筋材料摩擦效应有效抑制了路基填土的挤出变形,加筋后的路基填土的水平变形明显减小,有利于改善路基整体受力特性,路基水平位移受时间效应影响较小;(3)铺设土工格栅形成明显的网兜效应,路基填土塑性区的发展得到有效控制;(4)剪、压破坏塑性区主要集中在路基与旧路基结合的坡脚处,这与位移场计算结果相一致,在设计与施工中应予以关注;(5)加宽路基竣工后,水平位移先增大后减小表现出一定程度的非线性,宏观上表现为鼓状变形.土工格栅与二灰土改良有效控制新路基水平位移的发展并满足其稳定性要求,后期路基水平位移主要由土工格栅拉伸引起的.     

对土工格栅长期变形特性及其影响因素的试验研究

利用在土工格栅上固定柔性位移传感器的方法．对土工格栅加筋路堤以及路基纵向填挖交界处路面裂缝处治试验路中的格栅应变进行了两年多的观测。观测结果表明．实际工程中土工格栅的变形主要来源于施工的影响;格栅正常工作中,应变均处于较低的水平,路堤填土带给格栅的变形随格栅上部填土厚度的增加而增大;路基完工6～8个月后,格栅的应变趋于平稳,达到最大值;雨水的入渗对土工格栅加筋路堤的稳定不利。