加筋土挡墙潜在破裂面模型试验研究

加筋土挡墙的潜在破裂面为筋带最大拉力点的连线,其合理确定是加筋土挡墙结构设计的关键。现行规范仅对单级直立式加筋土挡墙的潜在破裂面有明确规定,尚无适于不同台阶宽度的加筋土挡墙潜在破裂面的通用计算模式。本文以河龙高速公路加筋土挡墙为原型,对台阶式加筋土挡墙的潜在破裂面进行大尺度模型试验研究,筋带拉力采用自制拉力传感器局部置换测点处的筋条进行测试。以模型试验测试结果和规范采用的0.3H破裂面为基础,利用极限平衡理论和参数分析方法,提出台阶式加筋土挡墙潜在破裂面的实用计算模式。该模式能够适用于不同台阶宽度的加筋土挡墙,当台阶宽度为零时,可退化为0.3H破裂面。     

加筋土挡墙地震稳定性时频分析研究

研究目的:大量研究结果表明地震波的持时、频率对加筋土挡墙的地震稳定性存在较为显著的影响,然而目前加筋土挡墙地震稳定性通常采用的拟静力法、极限位移法对其均不考虑。基于此,本文基于弹性波动理论,概化加筋土挡墙的动力分析模型,针对可延展性和不可延展性两种加筋材料,利用水平分层法建立受力平衡微分方程,借助Hilber-Huang变换,提出地震作用下加筋土挡墙地震稳定性的时频分析方法,为加筋土挡墙及其他类型支挡结构的抗震设计提供指导。研究结论:(1)提出了地震作用下能够考虑地震波三要素(峰值、频率以及持时)影响的加筋土挡墙地震稳定性的时频分析方法;(2)分析了筋材类型、地震烈度、填土内摩擦角以及输入波频率等单因素对加筋土挡墙筋材所需拉力总和的影响,结果表明:随着填土内摩擦角的减小、地震烈度的增大,加筋土挡墙地震稳定性变差,筋材所需拉力总和大幅增加,可延展性筋材所需拉力总和明显高于不可延展性筋材,筋材所需拉力总和随输入波频率的增大呈马鞍形分布,并且在输入波频率与加筋土挡墙系统自振频率相近时达到最大值;(3)对于可延展性筋材和不可延展性筋材来讲,按照现有规范只考虑峰值地震动不考虑输入波频率进行加筋土挡墙地震稳定性设计,可能会降低挡墙的地震安全储备;(4)随着填土内摩擦角的增加,主动破裂角逐渐增加;墙后填土的主动破裂角随地震动峰值加速度的增加而减小。     

土工合成材料加筋土挡墙设计方法的研究

在分析了土工合成材料加筋土挡墙破坏形态的基础上,总结归纳了国内外有关土工合成材料加筋土挡墙极限平衡法、极限状态法和有限单元法三种设计方法的发展及研究现状,提出了该结构的设计发展方向。     

加筋土挡墙地震稳定性分析的水平条分方法

根据加筋土挡墙分层填筑、分层加筋、分层压实成水平成层土体的特点,针对加筋材料的不可延展性和可延展性2种情况,采用不同的形状简化破裂面,并将加筋体划分成一定数量水平土条,提出分析加筋土挡墙地震稳定性的水平条分方法.导出筋材拉力和所需筋材长度的计算公式,分析填土内摩擦角、水平和竖向地震加速度系数对筋材拉力及所需筋材长度的影响.结果表明:随着填土内摩擦角的减小、地震加速度系数的增加,加筋土挡墙内部稳定性变差,需要筋材的强度更大、长度更长;当填土内摩擦角及地震加速度系数相同时,可延展性筋材所需长度比不可延展性筋材大.与其他方法的比较分析表明,采用简化破裂面比采用对数螺线状或多折线破裂面更加简单合理,便于工程应用.     

有限元极限平衡法在黄土边坡稳定性分析中的应用探讨

对目前边坡稳定分析中的极限平衡和有限元两类方法进行分析阐述,在此基础上,结合黄土边坡工程算例,利用geostudio软件将有限元与极限平衡法相结合进行黄土边坡稳定性分析,并对其计算结果进行比较。算例分析结果表明:极限平衡法在求解过程中作出各种假定来解决超静定问题;有限元法克服了极限平衡法的不足,考虑土体的本构关系,但不能确定可能破裂面,对边坡失稳破坏的判断没有一个定量的标准,将有限元法和极限平衡法相结合,取长补短,既能反映边坡的稳定和变形之间的关系,准确描绘出破坏面的特征,又能得到更精准可靠的安全系数;有限元极限平衡法可自动搜索出坡肩带有垂直裂缝的组合滑动面,比极限平衡法搜索出的单一圆弧滑动面更贴近实际情况,提高了边坡稳定性分析的合理性,为类似边坡稳定性分析方法提供参考。     

加筋土支挡工程的抗震稳定性研究

为研究高烈度地震作用下加筋土挡墙的抗震性能,采用Plaxis有限元软件建立数值模型,施加ElCentro地震波,分析了地震作用下加筋土挡墙的地震响应。模拟结果表明:在高烈度地震作用下,墙面板的水平位移沿墙高基本上呈线性分布;水平加速度沿墙高具有高程放大效应;加筋土挡墙墙后填土的潜在破裂面是在地震过程中逐渐形成的;在静力作用下,墙后填土的潜在破坏面呈折线型分布,而在高烈度地震作用下则近似呈线性分布。     

加筋格宾挡墙破裂面及承载力特性研究

在加筋格宾挡墙筋材原型观测试验和数值模拟的基础上,对不同加筋规范所采用的破裂面进行了比较分析,提出了改进双折线型潜在破裂面,并通过加筋格宾挡土墙实体工程的现场观测结果,进一步分析了改进双折线型潜在破裂面的优点。结果表明:采用改进双折线型破裂面计算,比公路规范和BS8006规范安全,比铁路规范经济。采用极限平衡法,推导了双折线型破裂面在拉力破坏和粘着破坏时的墙顶部表面通用承载力计算公式,统一了0.3H简化破裂面和朗肯破裂面形式下的承载力计算公式。     

路堤式与路肩式加筋土挡墙的现场试验与分析

通过对铁路路堤式及路肩式加筋土挡墙的墙面板水平土压力、墙后土中垂直土压力及加筋材料变形的现场原位试验,得到了两种加筋土挡墙面板水平土压力、墙后土中垂直土压力、拉筋材料变形的变化规律,并对两种挡墙的破裂面进行了探讨。两种加筋土挡墙的面板水平土压力沿墙高均呈曲线型分布;墙后土中实测垂直土压力与理论值的差别随距墙面板距离的增加而线性增大;同一层拉筋变形的平均值随墙高增大而线性增大;列车运行荷载对面板水平土压力及墙后土体的垂直土压力和拉筋的变形影响均较小。     

包裹式加筋土挡土墙抗震试验分析

研究目的:针对广大线祥云车站工点的工程特性,对包裹式加筋土挡土墙在地震作用下的加筋机理、受力、变形、设计方法、计算理论及破坏模式进行系统研究,完善加筋土挡墙的抗震设计计算理论和数值模拟方法,推动加筋土挡墙技术在我国工程建设中的应用.研究结论:包裹端的作用能使地震波沿墙体向上传播放大过程中得到减弱,因此包裹式加筋土挡土墙抗震性优于普通加筋土挡土墙;在0.4g和0.616 g时,模型产生明显的震陷且在墙面板与加筋土体交界处及加筋土体与未加筋土体交界处先后产生裂缝;在各峰值加速度作用下,两种试验模型的潜在破裂面位置分布大致相同,近似为0.45H的竖折线,而《铁路路基支挡结构设计规范》(TB 10025-2006)中,潜在破裂面采用0.3H分界线,现行规范推荐方法偏于不安全,设计时拉筋长度应适当增加;根据理论计算和试验数据计算的加筋土挡土墙内、外部稳定性分析结果,抗滑系数Kc、抗倾覆系数K0、全墙抗拔稳定系数Ks与各层土工格栅抗拔稳定系数Ksi理论计算均大于试验数据计算,按规范计算偏于不安全,应作适当修改.     

加筋土挡墙工作机理的室内试验研究

通过室内加筋土挡墙模型试验对墙面土压力及筋条拉力的测试，探讨了加筋土挡墙的工作机理。结果表明，加筋土挡墙墙面板上所受的土压力并不是传统的“主动土压力”，在一定的国筋率及加筋长度条件下，墙面板的侧向变形能有效减小墙面板土压力，有可能实现“零土压力”。