土工格栅加筋路堤的三维有限元分析

运用通用有限元程序ANSYS ,对软弱地基上路堤加筋的作用和效果进行了三维有限元分析 .计算中采用DP模型模拟土体的材料非线性 ,采用面—面接触单元考虑筋土界面的状态非线性 ,并采用薄膜单元来模拟土工格栅 .通过对相关参数的敏感性分析 ,证明了土工格栅模量对加筋效果有显著影响 ,并且加筋位置靠近路堤底部时更能发挥加筋性能 ;证明了在土体发生显著侧向变形时土工格栅能够发挥抗拉效果 ,从而限制土体侧向变形和路堤外侧土体的隆起 ,达到减小沉降和不均匀沉降的效果 .研究成果对软弱地基路堤加筋处理和新老路基结合部处理均有借鉴意义     

套筒长度对加筋碎石桩复合地基路堤变形和稳定性的影响

采用离心模型试验研究套筒长度对加筋碎石桩复合地基路堤变形和稳定性的影响。研究结果表明:(不加筋)碎石桩复合地基路堤下的桩体主要发生鼓胀变形,导致路堤整体产生显著沉降,但未出现剪切滑移趋势;半长加筋碎石桩复合地基路堤边坡及靠近坡肩下的桩体由于抗弯刚度不足,其在路堤荷载下产生弯曲变形及倾倒,同时位于路堤中心、主要承受竖向荷载的桩体则在加筋套筒底部未加筋部位产生明显的鼓胀变形,从而导致路堤产生很大的沉降,其桩顶和桩间土沉降量是碎石桩复合地基路堤的1.7倍左右;全长加筋碎石桩复合地基路堤边坡下桩体在路堤荷载下向外弯曲,由于其抗弯和抗压刚度较大,路堤沉降较小。在实际应用中,应对桩体采用全长加筋方式,以减小加筋碎石桩复合地基路堤的沉降,提高稳定性。     

加筋砂垫层铁路路堤填筑过程的有限元分析

加筋砂垫层在铁路路堤中运用广泛﹒借助有限元软件对加筋砂垫层在铁路路堤填筑过程进行数值模拟,并对比铁路路堤加筋和未加筋2种工况进行分析﹒研究结果表明,加筋砂垫层在软土地基上的铁路路堤填筑过程中能够有效地减小路堤沉降量和侧向位移,提高路堤的稳定性.     

桩承加筋路堤性状的有限元分析

桩承加筋路堤提高地基的承载力．减小沉降和差异沉降,减小路基的侧向变形,提高桩土荷载分担比,降低工程成本,应用越来越广泛。本文以一个路堤工程为原型,采用Plaxis8．2软件,利用拉格朗日大变形的分析方法,研究软土地基上的桩承加筋路堤的变形性状。分析了加筋材料的抗拉刚度、加筋的布置方式、桩间距和桩身刚度对桩承加筋路堤性状的影响。     

土工格栅加筋路堤结构性能试验研究

基于2种格栅和3种加筋层数组成的5种工况进行现场试验,对各种工况下土压力、格栅应变和路堤沉降进行了跟踪观测并比较分析了格栅应变、土压力和沉降的变化规律。结果表明:相同条件下,双向格栅的加筋效果要好于单向格栅;筋材应变初期相对比较大,随着时间的增长,筋材应变呈现减少的趋势,并趋于恒定;加筋区土压力分布均匀,且最大土压力随着加筋层间距的减小而明显变小,加筋对路堤起到了侧限的作用。所得结果为加筋结构的稳定分析与工程实践具有一定的指导意义。     

原状土地基石灰土路堤离心模型试验

对原状软土地基石灰土路堤进行了离心模型试验,分析了试验过程中拍摄的模型图片、位移计测得的路堤和地基表面位移,以及模型地基侧面的标记点位移等值线图.分析结果表明,原状软土地基上的石灰土路堤在2～4 m的堆载过程中由于地基不均匀沉降开始断裂;地基中最大水平位移增量Δδmax与路堤中心下地基沉降增量ΔS之比值在4～6 m的路堤堆载阶段发生突变,预示地基趋于失稳,这与离心模型试验观察结果及采用不排水剪指标的太沙基地基承载力计算结果一致;鉴于石灰土的脆性和低抗拉强度,在实际软土地基石灰土路堤工程中可采用低于2 m的低路堤形式,也可在石灰土路堤中采用加筋的方式来提高其整体性、抗拉强度和减小地基的不均匀沉降量.     

齿筋形式对加筋效果影响的对比试验

进行3组双向网格状带齿加筋砂垫层加固道路软基的室内模型试验,对比研究不同的齿筋形式对双向网格状带齿加筋效果的影响.试验结果表明,双向网格状带齿加筋的抗拉强度能够得到较好利用,并能够较明显地提高路堤软基的承载力,减小路堤边坡的侧向位移和路堤软基的沉降及不均匀沉降,且加筋效果随着齿筋整体性的提高而增强.     

软土路基土工隔栅加筋作用机理研究

通过运用ANSYS有限元分析软件对软土路基土工格栅加筋的作用机理进行了数值模拟,研究了土工格栅加筋对软土地基应力场和位移场分布的影响.从计算结果分析可知,土工格栅堤底加筋对约束浅部地基土水平位移有显著作用,使最大水平位移点移向地基深处,使堤趾水平位移大幅减小,同时对竖向沉降有一定的均衡作用,加筋增强了路堤的整体性和稳定性,对地基承载力的提高也有一定作用.特别是加筋前后地表最大水平位移点的移位,对路堤填筑施工监测有一定借鉴意义.     

岩溶塌陷影响下加筋路基加筋体设计方法

土工合成材料可用来加固受岩溶塌陷影响的路基,有效地防止路堤突然塌陷,减缓地表沉降,起到预警作用。但该技术目前仍没有较为成熟的设计方法。统计已有的活动门实验数据,提出计算塌陷区加筋体上竖向荷载的简化太沙基公式。针对塌陷尺寸相对较小的情况,假设作用在塌陷区加筋体上的竖向荷载为倒三角分布模式,推导并验证了计算加筋体挠曲、拉力和地表沉降的解析方程。提出同时考虑正常使用极限状态和承载能力极限状态的设计方法,分析塌陷宽度、路堤高度、土体内摩擦角等参数对加筋体最大拉力和地表沉降的影响。研究结果表明:塌陷宽度是影响加筋体选取的最主要因素,当加筋体刚度增加到一定程度之后,再提高加筋体刚度对减小地表沉降不明显。     

土工合成材料在公路软土路基中的应用

土工合成材料在公路工程中最早的应用是路堤加筋,近几年采用土工合成材料处理软土路基得到了广泛应用和迅速发展,但是由于软土的天然含水量高,孔隙大,压缩性高,抗剪强度低,容易产生地基破坏和过大的沉降和变形,需对软土地基进行处理和加固。将土工织物、土工网、土工格栅铺设于软土地基和路堤之间,加筋软基路堤,从而保证路堤的稳定性,在碎石垫层顶部分别铺设土工网处理软土地基基础,以提高地基承载力和减小地基不均匀沉降。     

预应力加筋技术调整路堤差异沉降模型试验研究

基于前期预应力对加筋结构抗变形能力的显著提升作用,将预应力加筋技术应用到控制路堤差异沉降中。通过未加筋、加筋及预应力加筋不同形式的路堤模型试验,对比研究筋材及预应力对路堤差异沉降的影响规律。通过推导预应力-筋材-填土三相复合竖向模量,计算不同工况下路堤的差异沉降。研究结果表明:采用包裹加筋并施加预应力能较大程度提高普通路堤竖向复合模量,增加路堤刚度和整体性,路堤的承载力提高1～3倍,路堤差异沉降减少76%～88%。     

软基公路刚性桩和竖向土工材料加固效果分析研究

尽管在高等级公路新建和扩建工程中会采取相应的地基处理措施来进行沉降控制,但在很多情况下仍不能取得良好的效果.本文提出一种新的软土地基处理方式,即综合应用刚性桩和竖向土工材料进行公路地基处理.为把握路堤荷载作用下综合应用刚性桩和竖向土工材料进行地基处理的工作性状,应用FLAC3D建立三维分析模型.通过对新建路堤和拓宽路堤两种情况进行模拟计算,从路堤的沉降、地基土侧向位移以及稳定性等方面进行分析研究.计算结果表明:刚性桩和竖向土工材料的综合应用能够有效控制地基土体侧向位移,从而能够减小路基的总体沉降,并能很好的控制公路扩建工程中路堤顶面的差异沉降,加固效果明显.     

路堤下桩网复合地基桩土应力比计算

针对"路堤-加筋垫层-复合桩基"共同作用模型所存在的不足,从土拱、筋材变形以及桩土荷载传递三个方面对其进行改进.首先,考虑地基分层、埋深与上覆荷载对桩土荷载传递的影响,推导桩、土竖向变形函数.然后,引入沉降主控的筋材拉膜效应经验模型,考虑路堤与地基侧向变形对筋材拉力的影响.最后,在土柱模型的基础上,考虑相对位移量对界面摩阻力发挥的影响,推导路堤底部荷载分配与差异沉降的关系.在上述工作的基础上,以桩土沉降与荷载分配为等量关系,建立了改进后的路堤、筋材、桩体、桩间土共同作用模型,并得到了路堤下桩网复合地基的桩土应力比计算方法.通过工程实例对本文方法进行验证,证明了本文方法的合理性.     

土工格室柔性搭板处治桥头跳车影响因素分析

运用有限元软件ABAQUS研究了加筋前后路堤顶部竖向位移和坡脚下地基的水平位移,分析了土工格室模量、填料参数、柔性搭板布置间距、布置层数和路堤高度等因素对路堤位移的影响。结果显示:土工格室柔性搭板体系能够有效减少路桥过渡段不均匀沉降,且当增大土工格室的弹性模量或增加布置层数时,将显著改善处治桥头跳车的效果。     

饱和软土场地格栅加筋路堤地震动力响应分析

为探讨饱和软土场地中格栅加筋路堤地震动力响应特性规律,基于大型通用有限元分析软件ADINA,建立了饱和软土地基上格栅加筋路堤的数值分析模型,研究了布筋方式、筋材弹性模量与间距及路堤填料性质对格栅加筋路堤地震动力响应的影响规律.结果表明:增大筋材弹性模量可有效提升路堤动力稳定性,且筋材越靠近路堤底部其效果越显著;随着加筋层数增加,加筋效果提升率有所衰减;增加填料摩擦角和填料黏聚力可提高加筋路堤动力性能,但填料土性参数达到一定幅值后,其变化所引起动力性能提升效果降低.     

高强土工格室加筋砂地基模型试验变形分析

高强土工格室采用新型U形钉节点, 材料抗拉强度为传统格室的10倍左右. 将土工格室置于地基, 形成土工格室结构层, 针对纯砂地基和不同格室焊距的土工格室加筋砂地基进行多组模型试验. 分析试验所得荷载-沉降曲线, 结果表明土工格室加筋能明显提高地基承载力,减少地基沉降. 在一定范围内, 格室焊距越小, 加筋效果越明显. 将Winkler弹性地基梁计算方法运用于高强土工格室加筋砂地基沉降计算中, 得出弹性地基梁的有限长梁解, 通过试验所得实测数据较为精确地确定了计算所需参数; 对比试验和计算结果, 给出了高强土工格室加筋砂地基结构层变形计算方法, 并且得出高强土工格室这一新型材料的相关计算参数.     

交通荷载下H-V加筋路堤加筋效果的数值分析

针对交通荷载作用下的水平-竖向（Horizontal Vertical,H-V）加筋路堤,利用有限元软件ABAQUS建立二维模型并对路堤进行显示动力分析.通过动三轴试验,将其结果拟合成应变软化曲线并编入ABAQUS用户子程序,同时,对不加筋、水平加筋和H V加筋3种工况下的路堤变形和应变进行比较.结果表明：在交通荷载作用下,H-V加筋路堤能够显著减小路堤的竖向位移和水平位移;H-V加筋能够控制路堤的不均匀沉降,减小应变,而且较普通的水平加筋效果显著,尤其在水平位移的约束方面.     

土工织物补强软基的整体稳定性计算

针对现有的应用于有加筋垫层路堤的整体稳定性计算的分条圆弧法,未能反映筋材所起的全部作用,偏于保守难以全面反映加筋效果.为了从加筋机理和计算分析两方面更合理地阐述加筋垫层的加筋效果,利用现场足尺破坏试验数据,结合边坡稳定分析的圆弧滑动条分法,分析了加筋垫层路堤的失稳破坏机制.在此基础上,指出深层滑动潜在滑弧要通过路堤的沉降中心点, 并为加筋垫层路堤的稳定性分析提出了一种合理考虑加筋垫层阻滑作用的简化实用分析方法.该方法可推广应用于工程实践.     

基于双层Euler梁理论的土工格室加筋体变形计算

针对路堤工程中车辆荷载直接作用于路面板,再经路堤填土传递作用于土工格室加筋垫层的荷载传递实际,并考虑路堤填土刚度、地基土的排水固结效应对土工格室加筋体受力变形的影响,将土工格室加筋体视为置于Kelvin地基上的下梁、路面板视为置于Winkler地基上的上梁,基于双层Euler梁理论,建立考虑路面板-路堤-土工格室加筋垫层-地基土相互作用的上下梁挠曲变形微分方程并求解.将本文解答所得格室加筋体内力位移与传统弹性地基梁法计算结果进行比较,两者吻合良好.在此基础上,分析了格室体刚度、路堤填土刚度、地基反力系数、地基土固结度等因素对路面板及格室体挠曲变形的影响.结果表明:路面板及格室加筋垫层的挠曲变形会随着格室体刚度的增大及地基反力系数的增大而减小,随地基土固结度的增大而增大;此外,路堤填土刚度增大会减小路面板的挠曲变形但会增大格室加筋垫层的挠曲变形.     

拓宽路基荷载下管桩复合地基沉降变形模式

为揭示拓宽路基荷载下管桩复合地基沉降变形特征及采用管桩处治技术缓解地基差异变形效果,开发土工构造物变形测试系统,升级传感器电测手段,建立与实际应力相符的离心试验模型,并借助有限元数值分析方法,系统研究了新老路基表层和管桩复合地基变形性状。研究结果表明：管桩处理能够快速控制软土地基的沉降,进而有效缓解拓宽新老路基的差异沉降;新老路基的沉降量对路堤高度的变化比较敏感,路堤填方高度变化会带来较大的地基沉降量的变化;路堤填方高度越小,管桩对于减少新老路堤变形的作用就越明显;在拓宽路基荷载的作用下,管桩复合地基最大沉降值位于拓宽荷载的形心垂线处。