有限填土加筋土-框锚组合体系协同作用模型试验

针对黄土滑塌高边坡治理加固中的空间受限、高填方填筑及水平位移变形等问题,提出了有限填土加筋土-框锚组合体系,目前对其抗滑体系协同作用鲜有研究。本文依托陕西铜川某高陡边坡为背景,首次开展了组合体系协同作用的物理模型试验,探讨了框架梁墙面水平位移、格栅应变、墙背土压力和锚杆应变的规律,研究了有限填土加筋土-框锚组合体系的力学性能,对该组合体系协同作用进行了分析。试验研究结果表明：Ⅰ级和Ⅱ级墙水平位移变形曲线均成“)”形分布,位移最大值位于每级墙距墙顶约1/3H(H为墙高)处,锚杆预应力使墙面水平位移达到原变形位移值的67%,框锚与有限填土加筋土具有较好的协同效应。随着试验荷载的增加,Ⅰ级墙底部筋材应变随荷载变化增幅较小,对荷载变化不敏感,Ⅰ级墙中上部应变筋材随荷载变化增幅较大,对荷载变化敏感,有限填土加筋土与挖方区域交界面处筋材应变增幅较小;Ⅱ级墙的筋材应变均呈峰形分布,有限填土加筋土与挖方区域交界面处最先发生破坏。锚杆预应力施加可减少各层筋材应变,对模型框架梁后土压力和有限填土加筋土后土压力有所增加,锚杆预应力能改变体系内的土压力分布形式,锚杆预应力能较好调节有限填土加筋土和框锚协同工作性能。     

基于拉断破坏的加筋土挡墙土压力分析

通过考虑拉筋存在的影响,应用准粘聚力理论和库仑理论,提出了拉断破坏形式的加筋土挡墙墙背土压力计算公式。研究结果发现:拉断破坏下的加筋土粘聚力具有了增量,提出的加筋土挡墙墙背侧向土压力比经典土压力和变系数法都小,提出的加筋土挡墙侧向土压力都随拉筋垂直间距增加而增加,加筋土挡墙侧向土压力随拉筋抗拉强度增加而减小,与土工格栅加筋土挡墙试验数据基本一致。     

柔性网面土工格栅加筋土挡墙工程特性

为研究柔性网面土工格栅加筋土挡墙的工程特性,分析其工作机理,进行室内试验.试验测试墙背侧向土压力、垂直土压力、筋带变形以及面墙变形情况,研究挡墙侧向土压力和垂直土压力分布、筋带应变分布、挡墙潜在破裂面以及面墙变形规律等.研究结果表明:侧向土压力沿墙高呈非线性分布,每层的侧向土压力随施加荷载增大而呈线性增大,但其增大速率远小于理论值增大速率;增大加卸载循环次数也会使得残余侧向土压力增大;垂直土压力沿筋材长度方向呈均匀分布,挡墙第1层的垂直土压力略小于理论值;施加荷载会使得拉筋应变分布发生变化,筋带在试验荷载作用下可以满足强度要求;由广义库仑法得到的潜在破裂面与筋材最大应变位置较吻合;面墙最大侧向变形发生在第3层和第4层,面墙中间位置有鼓出现象.     

土工格栅加筋土陡防护堤的试验

对某土工格栅加筋土陡防护堤进行现场试验研究,分析施工期及竣工后一季度期间的加筋体底部竖向土压力、反包体背部侧向土压力和土工格栅拉筋应变分布规律.试验结果表明:土工格栅加筋土陡防护堤底部垂直土压力在横断面上呈非线性分布,路堤中心附近与坡脚附近的平均垂直土压力相差不是很大;堤中心垂直土压力比不加筋的减少了20%以上;不同高度处的格栅应变沿筋长方向呈非线性分布,格栅最大应变不超过4%;反包体后侧向土压力沿堤高呈上小下大的非线性分布;底部垂直土压力、侧向土压力、格栅应变在工后两个月,趋于稳定;安全稳定的土工格栅加筋土陡防护堤是可行的.     

四平站铁路加筋土挡土墙原型试验

四平站铁路加筋土挡土墙是我国北方第一座铁路加筋土结构.本文总结了该工程原型试验,阐述了墙面侧压力、竖向应力、拉筋拉应力分布、墙面位移的观测和分析及拉筋拉拔试验的试验与分析.这一试验的结果对今后加筋土挡土墙的研究和设计是十分有价值的.     

加筋土工布对减少土压力的研究和实践

采用加筋土工布减少墙后土压力，从而均化挡墙桩基竖向荷载的分布，减小桩基最大竖向荷载，使其满足实测桩顶承载力的要求.从加筋土工布减少土压力的理论出发，分别进行了加筋土工织物的室内和室外试验，以及墙后埋设土压力盒，通过理论和实践相对照，认为采用加筋土工布对减少墙后下部土压力具有良好的效果，达到了研究分析所预期的目的，为今后类似工程提供了一定的理论基础和应用价值.     

土工袋挡墙二维模型试验研究

为研究土工袋柔性挡墙在顶部竖向荷载作用下的挡墙变位模式及土压力系数分布情况,进行了袋装铝棒土工袋柔性挡墙二维模型试验,分析了不同竖向荷载作用下土压力系数沿墙高的分布规律.结果表明:土工袋挡墙位移从墙内到墙外逐渐减小,挡墙表面累积水平位移呈"上大下小"分布;土工袋挡墙破坏时,滑裂面呈"阶梯状",其高度与挡墙宽度相关;墙后土压力系数与荷载大小成正比,随挡墙深度的增加呈现先增大后不变的趋势,挡墙土压力系数与土工袋刚度有关.     

高填方盖板涵受力特性的原位试验 及数值模拟研究

通过现场测试,分析上埋式盖板涵在路堤填土荷载作用下的变形规律和受力特性;同时结合现场测试与数值模拟的方法,研究盖板涵顶板、基底土压力与侧墙水平土压力的分布特征。结果表明:在填土荷载作用下,涵洞顶板、底板垂直土压力以及侧墙的水平土压力呈非线性分布,其受力状态与规范计算的结果存在较大差异。由于涵洞与填土的模量不同,涵洞以上填土与两侧填土存在差异沉降,涵顶两侧墙土压力大于涵顶中部土压力,大于填土自重。数值模拟分析结果显示盖板涵土压力的分布特征与现场测试的分析结果一致,实际涵顶受力为涵顶附加摩擦力与填土自重之和;涵顶两侧墙分担了两侧填土竖向应力,涵洞侧墙水平土压力小于静止侧压力,实测平均值与铁路桥涵设计规范理论值的比值为0.53~0.87。由于地基土的不均匀沉降以及涵洞底板的挠曲变形,基底土压力呈非线性分布,跨中附近土压力产生卸荷现象。结合涵顶受力的理论研究与对包茂高速(粤境段)多个盖板涵涵顶数据的监测,提出了涵顶土压力的经验模型;该模型与涵顶上覆填土高度具有良好的线性关系,与现场实测值吻合较好。     

复合加筋土高挡墙的有限元分析

采用有限元方法,对复合加筋土高档墙的最大主应力、最小主应力、水平位移、竖向位移、面板所受弯矩、剪力以及拉筋拉力进行分析计算.计算结果表明,选择锚索单元模拟加筋材料是合理、可行的;加筋材料对于应力的重分配具有一定的作用;依据面板受力及拉筋受力情况,提出了施工过程中的处理措施.     

预应力加筋体水平土压力及作用机理研究

采用缩尺模型试验及三维有限元模拟研究了预应力筋长度对加筋体水平土压力分布的影响及加筋体中预应力筋的预拉力作用机理.研究表明:墙背土压力的大小与分布规律与预应力筋长度无关;预拉力作用下,预应力筋位置填料的水平土压力沿筋长方向呈两端大中间小的分布规律,其中部填料的水平土压力值增幅随预应力筋长度的增大而减小;随着预拉力的增加,填料水平应力值会超过竖向应力值并与大主应力值完全重合;填料的平均破坏比系数呈先减小后增大的变化趋势,填料的应力水平表明在预拉力作用下填料存在最优的应力状态.     

工作状态下加筋土挡墙土压力分布规律研究

加筋土挡墙墙背侧向土压力的计算方法都不能很好地解释工作状态下的分布情况,现场测试表明土压力沿墙高呈上下小、中间大的形式分布。微元体法得出的重力式挡墙墙背主动土压力与静止土压力分布形式与加筋土挡墙现场测试结果比较接近,然而2种土压力进行组合后,分布形式吻合得非常好,但大小相差比较大。综合考虑了拉筋垂直层间距与填料的影响,提出了加筋土挡墙墙背土压力计算模型,并对模型中的拉筋层竖向间距对加筋土挡墙墙背土压力的影响系数进行了初步探讨,然后与现场测试结果进行了对比分析,证实了该模型的合理性。     

绿色加筋格宾挡墙现场试验研究

对浙江省绍诸(绍兴-诸暨)高速公路K38+398 km断面的绿色加筋格宾挡土墙进行现场试验,测试竖向土压力、水平土压力、筋材拉应变和加筋体侧向变形的分布规律.研究结果表明:在施工过程中,墙趾附近的基底土体内存在应力主轴偏转现象;施工结束后,距墙趾1 m处的基底水平土压力和45°方向的土压力比竖向土压力大;挡墙内竖向土压力在筋长方向上呈非线性分布,在挡墙下部呈单峰形而上部呈双峰形;面墙后的水平土压力在施工期先增加后减小,沿墙高呈非线性分布,最大值发生在1/3H(H为墙高)处,实测水平土压力远小于理论主动压力和传统有面板加筋上挡墙的墙背水平土压力;筋材的拉应变在靠面墙侧最大,沿筋长方向逐渐减小,在筋材末端又略有增大;加筋体的侧向变形沿墙高呈鼓胀形,最大侧向变形也发生在1/3H处.     

筋材布设方式对加筋土挡墙动力响应的影响

针对目前加筋土挡墙设计和施工中筋材布设方式大多为等长形的问题,提出一种倒梯形的筋材布设方式,并基于挡墙位移分区理论和有限差分Flac^3D数值模拟,建立加筋土挡墙三维分析模型,探讨不同峰值加速度下3种加筋土挡墙对位移、水平土压力、筋材拉应力及潜在破裂面的影响。结果表明,随峰值加速度增大,挡墙位移逐渐增大,同一荷载作用下,改变筋材布设方式,侧向水平位移减少9.3%,竖向沉降减少5.3%;3种形式挡墙水平土压力相差不大,最大水平土压力分布在挡墙的中下部;筋材拉应力随峰值加速度的增大,沿墙高从单峰型转化为双峰型分布,最大值位于挡墙中下部;潜在破裂面填土区破裂带的形状与筋材的布设方式有关。所提出的倒梯形筋材布设方式对加筋土挡墙的抗震效果更好,可为施工设计中加筋土挡墙筋材布设提供参考。     

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.     

圬工与加筋土组合式挡墙离心模型试验

以湖北十房(十堰至房县)高速公路某处圬工与加筋土组合式挡墙为研究对象,通过土工离心模型试验技术,研究圬工与加筋土组合式挡墙的变形特性及内部土压力分布,并探讨强筋与弱筋(筋材模量)、长筋与短筋(加筋长度)以及密筋与疏筋(层间距)等参数对组合式挡墙的影响.研究发现:圬工挡墙与加筋土挡墙存在明显的相互影响,上部挡墙荷载使圬工挡墙发生内倾,这一内倾使加筋土挡墙上部水平位移进一步增大,并造成墙体底部土压力分布更不均匀;增大土工格栅模量、增加加筋长度、减小加筋间距,更有利于控制加筋土挡墙的变形;加筋土挡墙内部土压力和墙后水平土压力总体上小于理论值,且受挡墙加筋参数的影响;组合挡土结构的墙顶沉降主要发生在施工期,应加强施工质量控制,保证填土的密实度.     

加筋间距对加筋挡土墙工作性态的影响

在应用有限差分软件FLAC3D对某工程实例挡土墙成功模拟的基础上,通过改变加筋间距,分析其对挡土墙工作性态的影响.结果表明,挡土墙面板侧向位移及加筋层拉应力随着加筋间距的减小而减小.与极限平衡原理分析的结果比较表明,采用FLAC3D数值模拟能更加精确合理地分析不同的加筋间距对挡土墙稳定性的影响.