加筋土挡墙的优化设计

对于加筋土挡墙,以筋材总长度最小为控制目标,不发生任何模式的破坏为约束条件,建立非线性约束规划的优化设计数学模型.利用Matlab语言优化工具箱里的功能函数求解该模型,对一个加筋土挡墙进行优化设计.对于两种筋材型号的优化方案,采用强度较高的筋材方案能节省筋材用量的14%.实例的优化设计表明,加筋土挡墙外部稳定(挡墙抗倾和抗滑)的安全系数远高于设计值,起控制作用的是挡墙内部稳定(筋材抗拉和抗拔)问题.     

考虑筋土界面软化的三明治形加筋土挡墙地震响应分析

三明治形加筋土挡墙作为一种新型的加筋土结构具有黏土的廉价、取材较方便、砂土界面剪切强度较高等优点。基于室内大型直剪仪研究了地震荷载作用下砂土与格栅界面的动力特性,通过回归分析得到了加筋土挡墙中筋土界面剪切刚度在动荷载作用下呈现剪切软化的变化规律经验公式;然后编制fish语言将该公式导入FLAC_^3D软件中,建立了考虑筋土界面剪切刚度变化规律的三维计算模型。文中分析了加筋土挡墙的各种设计参数(挡墙的高度、筋材的长度、筋材的弹性模量、筋材的间距、面板的类型)对三明治形加筋土挡墙动力特性的影响。结果表明：加筋土挡墙的高度越高,面板的侧向位移越大;当峰值加速度为0.2g时,潜在破裂面交于墙顶接近0.36H,峰值加速度为0.4g时,潜在破裂面交于墙顶接近0.47H;筋材弹性模量的增大和筋材间距的减小能够增加挡墙的抗变形能力,且随着筋材长度的增加,面板最大水平位移逐渐减小;在两种峰值加速度下,模块式面板加筋土挡墙容易发生局部面板鼓胀破坏,而整体式面板加筋土挡墙容易发生整体倾倒破坏。     

基于不确定理论的多部件竞争失效系统的可靠性评估

为了分析没有或仅有少量的历史故障数据的多部件竞争失效系统可靠性,同时考虑外界冲击对内部退化过程的影响,基于不确定理论分别建立串联竞争失效和并联竞争失效可靠性模型,并推导出相应的确信可靠度计算公式。通过一个微电子机械系统验证了模型的正确性和有效性。结果表明,外部冲击过程与内部磨损退化过程独立情形下的系统可靠度明显高于相依情形下的系统可靠度。     

加筋土挡墙内部稳定性分析方法的对比分析

探讨了加筋土挡墙设计中不同种内部稳定性分析方法在反映加筋体内部力学机制以及预测筋材拉力上的特点。基于一般加筋土挡工作原理,通过比较国内外现行设计规范中所使用的内部稳定性分析方法如整体重力法、锚固楔体法、FHWA结构刚度法和AASHTO简化法等在适用对象以及加筋土内部滑裂面选取、侧向土压力计算等基本假定和力学依据上的差异,指出各自的设计计算要点和适用类型,为加筋土挡墙工程应用,特别是内部稳定性评价提供借鉴。     

加筋土挡墙稳定性分析的点安全系数法

采用点安全系数法分析加筋土挡墙的稳定性.在理论分析的基础上,推导岩土体、筋材、筋土界面的点安全系数以及筋材抗拉和抗拔安全系数的计算方法,给出点安全系数法在FLAC3D软件中实现的步骤和FISH命令,并结合工程实例,对比分析强度折减法(SSR)与点安全系数法的差异.研究结果表明:采用点安全系数法不仅可以获得挡墙内各部位的安全状态,而且可以分析筋材的抗拉和抗拔稳定性,便于对影响挡墙稳定性的薄弱环节进行分析,实现规范所要求内外部稳定性计算:而强度折减法主要适用于分析挡墙的整体稳定性:点安全系数法比强度折减法的计算效率高.     

位移模式对重力式加筋土挡墙受力特性影响模型试验

为研究重力式加筋土挡墙在挡墙位移至极限主动状态下的土体受力与变形形态，通过改变埋设筋材层数、筋材强度和间距、筋材与挡墙连接方式、筋材长度及挡墙位移模式，对挡墙做了6种工况的模型试验，进行了挡墙进入极限主动状态所需最大位移量、墙内竖向土压力、靠近墙面板处水平土压力、墙顶竖向位移及筋材拉伸应变等分布规律的研究.试验结果表明：加筋可以提高挡墙达到极限主动状态所需最大位移量，减小静止状态及主动状态下靠近墙面板处土压力；挡墙进入极限主动状态时，靠近墙面板处填土表面相对沉降较大；挡墙位移对筋材应变影响很小；靠近墙面板处竖向土压力衰减量与埋深正相关，平动模式衰减量最大.加载点下竖向土压力增大量与埋深负相关.在重力式加筋土挡墙上部与底部提高筋材强度及埋设筋材层数，靠近墙面板处提高埋设筋材层数或筋材强度并将筋材与挡墙连接，结构中下部适当减少筋材长度，相比普通重力式挡墙可提高挡墙抗倾覆滑移能力，增强挡墙结构稳定性.     

基坑抗隆起稳定性研究新进展

坑底隆起易造成基坑坍塌及邻近建(构)筑物不均匀沉降,是影响基坑安全的关键因素之一。针对近10年国内外基坑抗隆起稳定性研究进展,阐释了基坑宽度、土体各向异性及支挡结构嵌固深度等因素对坑底抗隆起稳定性影响规律,列举了近年来基于地基承载力模式及圆弧滑动模式的基坑抗隆起安全系数改进公式,对比了不同改进公式对应的破坏机制及适用范围。进一步介绍了可靠度分析方法在坑底隆起失效概率计算中的运用及失效概率影响因素。最后总结了圆形基坑及坑中坑式基坑坑底隆起破坏机制及抗隆起安全系数计算方法。得到以下结论:(1)基坑越窄、土体各向异性比越低及支挡结构嵌固段越深对基坑坑底抗隆起稳定性越有利,但当支挡结构位于均质土层且端部未嵌入较硬土层时无法体现此规律;(2)基坑坑底隆起的失效概率与岩土体材料及土体参数的空间变异性有关,与安全系数无直接联系;(3)由于尚未建立统一的计算模型,且如何考虑三维效应及拱效应也未明确,圆形基坑抗隆起稳定性分析至今未有统一定论;坑中坑式基坑内外坑间距决定抗隆起破坏机制,抗隆起安全系数应根据内部型及外部型两种不同破坏机制分别计算。     

考虑多失效模式老龄平台结构可靠性分析

针对老龄平台结构存在的多种退化失效因素,综合考虑疲劳失效、腐蚀失效和静强度失效这3种失效模式,建立每种失效模式的可靠度模型,并相应给出可靠度计算方法.通过相关系数研究任意两种失效模式之间的相互影响,进而提出两种计算3种退化失效模式全耦合作用下可靠度的方法:一是根据O. Detlevsen窄界限理论计算可靠度指标上、下限,二是通过将疲劳裂纹扩展和腐蚀退化引起的总抗力衰减引入静强度退化失效模型中,得到3种失效模式的耦合失效概率.实际算例结果表明:在不同服役阶段构件具有不同的主导失效模式;任意两种失效模式的耦合可靠度均低于单一失效模式的可靠度,3种失效模式耦合可靠度最低.     

路堤式加筋土挡墙三维数值模拟

本文采用三维有限元程序Z_Soil对一软土地基上路堤式加筋土挡墙建立考虑流固耦合的三维数值模型,分析其地基沉降、墙面变形、筋材应变分布,以及稳定性,并与实测值和二维有限元Plaxis分析结果进行比较。分析结果表明,采用等效竖向渗透系数模拟塑料排水板处理地基是合理的,计算的地基沉降、墙面变形随时间变化历程与实测结果吻合较好;三维有限元在筋、土及其界面单元模拟上要比二维有限元精细,能较好地模拟墙面“鼓肚”现象;三维有限元计算的筋材应变随地基变形而增大,且挡墙底部筋材应变最大,计算结果符合地基变形情况下筋材应变变化规律;三维有限元模拟的挡墙在平面呈弧形扩展的滑裂面形状和位置与现场试验观测结果一致,其较二维有限元在模拟本问题加筋土挡墙上要更加合理。     

软土地基刚/柔性组合墙面加筋土挡墙

基于软土地基直立刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离心模型试验,建立离散连续耦合数值模型,采用离散单元颗粒流程序PFC和有限差分程序FLAC分别模拟加筋土挡墙和软土地基,研究软土地基上刚/柔性组合墙面加筋土挡墙的性状及内、外部稳定性.研究结果表明,数值模拟的挡墙沉降、墙面水平位移、墙底竖向土压力及墙面弯矩与离心模型试验结果吻合较好;挡墙在自重及上覆荷载作用下产生显著的沉降和不均匀沉降,但挡墙整体仍保持稳定,显示该型挡墙具有很好的适应软土地基大变形的能力;自重及上覆荷载作用使得连接件末端位置产生应力集中,导致此处的地基表面沉降最大;上覆荷载作用下,刚性墙面弯矩在墙中处最大,为外侧受拉,而在靠近墙底和墙顶处较小,为内侧受拉;软土地基上该型挡墙稳定性一般为深层滑移外部稳定性,其破坏面由过挡墙底层筋材后缘填土中的朗肯破坏面和地基中的圆弧滑移面组成;该型挡墙内部稳定性表现为随软土地基滑移破坏,挡墙内筋材由下至上依次断裂,形成过底层连接件后缘的朗肯破坏面.     

路面质量对挡土墙稳定性影响的数值模拟

以104国道界河加筋土挡土墙失稳实例,在对路面与挡土墙相互作用机理分析的基础上,运用数值模拟方法,对车辆荷载下、不同质量的路面对挡土墙稳定性的影响进行分析. 结果表明:路面强度对挡土墙稳定性和变形具有非常敏感的影响;且挡墙越矮,影响越大.     

考虑Hoek-Brown准则的挡土墙主动土压力

基于挡土墙对数螺旋破坏机制,考虑非线性Hoek-Brown强度准则,采用极限分析上限法计算了挡土墙的土体重力功率、内能耗散率和主动土压力功率,根据虚功率原理推导了挡土墙的主动土压力解析式,并采用Matlab软件求解了主动土压力的最优上限解.分析挡土墙和土体的参数、Hoek-Brown强度准则对挡土墙的主动土压力及稳定性的影响,结果表明,随着扰动因子、墙背倾角、挡土墙高度和土体容重的增大,主动土压力非线性增大,挡土墙的稳定性降低;随着地质强度指标、岩体常数、外摩擦角和单轴抗压强度的增大,主动土压力非线性减小,挡土墙的稳定性增加.     

水平-竖向加筋土挡墙作用机理的离散元数值模拟

在水平-竖向（H-V）加筋土挡墙室内模型试验的基础上,采用基于离散元理论的颗粒流软件（PFC）对试验进行了仿真模拟.就PFC模拟得出的挡墙变形和竖筋侧应力等数据,与模型试验结果进行了比较和验证.同时,结合挡墙内部土颗粒位移和应力矢量图研究了H-V土加筋挡墙的作用机理及破裂面形式.
     

深基坑坑壁土压力模式与支护结构安全分析

润扬长江公路大桥北锚碇深基坑工程采用地下连续墙作为围护结构.施工过程土压力沿坑深变化有直线递增、波状递增、附加荷载作用等分布模式.对不同土压力分布模式下支护结构内力进行分析得出:直线递增(三角形)荷载作用下,整个墙身上部弯矩较小,下部则较大;波状递增土压力形式作用下,整个墙体挠曲多变,并且在中上部就有较突出的弯矩作用;附加荷载土压力模式作用下,墙身上部弯矩异常突出.该分析结果对支护结构的可靠性设计具有重要意义.     

基于灰关联分析的加筋土挡墙频率敏感因子

加筋土挡墙振动频率反映其抗震性能,基于ABAQUS建立了加筋挡土墙频率计算有限元模型,计算5种工况下结构体系的前三阶频率,发现墙后土体弹性模量对结构体系的振动特性影响较明显.引入灰关联分析法,以填土弹性模量、泊松比、重度等5个参数为影响因素,分析其与振动频率之间的关联度,得到加筋挡土墙振动特性敏感因子.通过算例分析得到:加筋挡土墙振动特性对土体的弹性模量变化最敏感,其次为内摩擦角,对填土泊松比、重度、黏聚力敏感度较低;土体弹性模量与振动频率呈线性关系,而内摩擦角与振动频率呈二次函数关系,内摩擦角为32°时频率变化最为敏感;两个敏感因子对三阶振动影响趋势是一致的,即先增加后减小,再增加.泊松比、填土重度、黏聚力对振动频率的影响不规律.     

土工袋挡土墙小型振动台试验

通过小型振动台试验,研究了以天然河沙为填料的土工袋挡土墙在水平向不同振动加速度下的位移、动土压力以及水平加速度的分布规律,并与水平加筋土挡土墙和传统的刚性挡土墙进行了对比分析。结果表明,输入加速度不超过0.3g时,土工袋挡土墙位移变形比刚性挡土墙略大,但是随着输入加速度继续增大,刚性挡土墙发生整体滑移,以致倾覆破坏,而土工袋挡土墙依然稳定,显示出良好的抗震性能。水平加筋土挡土墙的位移一直大于土工袋挡土墙与刚性挡土墙,峰值出现在1/2倍墙高处,且随着输入加速度的增大,挡土墙中上部外凸变形越来越显著;土工袋挡土墙的动土压力系数与墙体位移相对应,沿墙高呈非线性分布,中上部较大、下部较小;土工袋挡土墙的加速度放大倍数随着输入加速度和墙高的增大而增大,均小于水平加筋土挡土墙与刚性挡土墙。同时,针对土工袋挡土墙的破坏失稳模式,对顶部进行加筋处理,可以进一步提高土工袋挡土墙的抗震性能。     

高路堤加筋土挡土墙设计

结合广大线弥渡高路堤加筋土挡墙设计,简要介绍了所设计工点的地形、地质等设计原始资料,并叙述了挡土墙的类型及其作用、加筋土的概念及其发展状况、加筋土挡墙的结构组成及其他配套工程的设计情况。重点进行了方案比选和确定设计方案。设计中包括拉筋设计、拉筋抗拔稳定检算、面板和其他构造设计,并对筋土之间摩擦系数的取值方法进行了讨论。     

条形荷载下三明治形加筋土挡墙模型试验

为研究一种新型挡墙结构—三明治形加筋土挡墙的受力变形特性,本文采用室内模型试验对比分析了条形荷载作用下三明治形加筋土挡墙与砂土加筋土挡墙的面板水平位移、挡墙沉降、水平土压力、竖向土压力的规律。结果表明：三明治形加筋土挡墙与砂土加筋土挡墙的变形与受力规律相似且差值不大;三明治形加筋土挡墙面板后水平土压力沿着挡墙高度的增加逐渐减小;填筑阶段时,三明治形加筋土挡墙筋材处的竖向土压力沿水平方向呈非线性分布,最大值发生在筋材中后部;加载阶段时,随着距面板的距离增大,筋材处竖向土压力先增大后减小。三明治形加筋土挡墙与砂土加筋土挡墙的变形与受力规律相似,两者性能较为接近。由于三明治形加筋土挡墙的成本较低,在实际工程中是一种较好的替代结构。     

加筋土高挡墙筋带应力的分布特点研究

对高填方下台阶式加筋土挡墙筋带应力进行了现场实测研究分析.发现筋带上应力的分布情况分为3种,其一:筋带上全部分布着拉应力,其二:筋带上全部分布着压应力,其三:筋带上既分布着拉应力,又分布着压应力,这些和通常的加筋土挡墙所测的结果不同.究其原因主要是该实体工程的筋带为钢筋混凝土串联块,属非柔性材料,而一般加筋土挡墙的筋带为柔性材料,但是同样可以用筋带上的最大应力所在位置确定墙后填土的潜在破裂面线.