利用土工格栅减小桥台桩土压力和桩体位移的研究

江苏省高速公路施工工艺普遍采用先进行桥台桩的施工,后进行桥台台背填土施工的工艺,造成部分桥台桩受到较大的土压力作用而发生较大的位移,给工程带来不良的后果.针对此现象采用在桥台桩后土体内铺设土工格栅的方法,以减小土体对桥台桩的土压力并减小桥台桩的位移.根据现场实测的结果,该施工工艺效果良好.     

斜交U型高桥台模型的有限元模拟研究

为了给通过斜交U型高桥台模型试验推算桥台原型应力与位移提供理论支持,应用ANSYS软件,对斜交U型高桥台进行有限元数值模拟计算,得出斜交U型高桥台的原型、模型的应力和位移计算结果,建立了斜交U型桥台原型与模型应力及位移的关系模型。得出斜交U型高桥台原型的应力与位移要大干模型,但其比值要远小于体积相似比的结论。     

采用泡沫聚苯乙烯修筑的轻型桥台路堤特性分析

为了分析采用泡沫聚苯乙烯（EPS）修筑的轻型桥台路堤的特性, 以广东淡澳河大桥南岸桥台施工的EPS路堤为例, 阐述该桥台路堤的结构形式、施工特点以及现场监测仪器的布置情况, 并对监测数据进行分析;采用固结有限元ABAQUS程序计算路堤填筑450 d后的路堤内压力和位移分布状况, 讨论沿路堤中线的沉降以及沿桥台台背的竖向与侧向压力的分布情况. 特性分析结果表明： 虽然EPS路堤也发生沉降, 但是1 a后沉降趋于稳定, 而且整个EPS路堤也稳定. 因此, 采用EPS填筑路堤可以显著减少地基土上覆荷载、路基沉降和作用在桥台台背上的侧压力, 保证桥台和路堤的稳定.     

预应力加筋中砂路堤模型静力试验研究

采用模型试验研究预应力加筋路堤的静力力学性能.路堤模型尺寸为1 500 mm×780 mm×1 750 mm,模型路堤填料为中砂,加筋材料为碳纤维增强塑料(CFRP).设计了2种试验工况,分别研究在竖向荷载作用下中砂路堤模型的竖向位移、侧向位移及侧向应力分布,并比较加筋土路堤与预应力加筋土路堤的力学性能.试验表明,这种预应力加筋土结构可以提高加筋土结构的承载力,并可以明显减少加筋土结构的竖向、侧向变形.     

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.     

加筋土柔性桥台复合结构抗震性能试验

通过一组土工合成材料加筋土柔性桥台复合结构(GRS-IBS)全桥模型的振动台试验,研究该结构的抗震性能.研究结果表明:GRS-IBS结构具有良好的抗震性能,在峰值加速度约为0.8g的Kobe地震波作用下,结构保持整体稳定,仅发生面层外倾、桥头差异沉降等微小的变形;在保持筋材极限强度与加筋间距比值相同的前提下,减小加筋间距有助于提高GRS桥台复合结构的抗震性能.     

地震条件下桥台主动土压力的合理简化计算方法

在库伦土压力的基础上,结合桥台实际结构形式,推导地震条件下桥台主动土压力计算方法,并将该计算方法与传统的库伦土压力理论、M-O法土压力理论以及近期林宇亮计算方法进行对比分析,同时分析了该计算方法中参数影响变化规律。分析结果表明,传统计算方法得到的土压力值相对较低,本计算方法可使桥台土压力计算值增大10%~40%,结果更趋于安全;本计算方法参数变化影响与传统方法相一致,及填土内摩擦角越大,台背倾角越大,桥台土压力越小。     

沉井下沉时土压力和侧壁摩阻力分析

基于极限平衡状态和平面滑裂面假定,推导出单一非黏性土层中沉井下沉时的土压力和侧壁摩阻力计算公式,采用等效内摩擦角和等效自重应力的方法将其推广至成层黏性土层中,并与某工程实测数据进行了对比分析.结果表明,沉井土压力和侧壁摩阻力随着土体内摩擦角的增大而减少,随着土体与沉井壁的外摩擦角的增大而增大;滑裂面的滑裂角随着外摩擦角的增大而增大,随着内摩擦角的增大先减少后增大;理论推导的土压力接近实测土压力,且基本介于主动土压力与静止土压力之间;实际工程中,在预估侧壁摩阻力时,可以考虑12m深度以下保持不变.     

EPS混合土处理桥台软土地基模型试验

聚苯乙烯泡沫颗粒轻质混合土(EPS混合土)具有质轻、强度可调可控及环境友好等特点,作为复合土工材料常用于地基处理。设计并完成了小比尺室内模型试验以研究EPS混合土处理桥台软弱地基的效果。采用粒子图像(PIV)测速技术监测桥台地基的位移场,对比分析了软土地基桥台背后回填砂土、水泥土,以及2%、3%和4%3种不同配比的EPS混合土时的台背侧向土压力及地基土变形特征。结果表明:与传统的砂土填料相比,EPS混合土可以有效减小台背侧向土压力,在本文试验配比范围内,台背侧向土压力随着EPS颗粒含量的增加而减小;EPS混合土可显著减小回填土表面沉降量,其不均匀沉降也较砂土填料大为改善,地表的沉降量与测点距桥台的距离之间趋向于线性关系;回填EPS混合土时,填土表面出现的不均匀沉降主要是由于桥台地基软土层在荷载作用下出现趋向桥台底部的滑移变形,从而引起整体刚度较大的回填EPS混合土层倾斜。工程实践中,应对EPS混合土的回填深度进行综合考虑。     

预应力CFRP加筋粘土路堤模型试验研究

采用路堤模型试验方法研究了预应力碳纤维增强塑料(CFRP)加筋路堤的力学性能.路堤模型采用梯形对称截面,并以粘土作为填料制作.设计了三种试验模型:粘土路堤模型、加筋粘土路堤模型、预应力加筋粘土路堤模型,三种模型几何尺寸、填料均相同.研究各模型在竖向荷载作用下的变形、侧向位移以及破坏模式,并进行了对比分析.试验表明,加筋后的路堤模型的承载力得到了明显提高,预应力加筋路堤模型的承载力会进一步增加.     

直立式加筋挡土墙稳定性数值模拟分析

采用ADINA软件对直立式加筋土挡土墙的变形机制进行有限元数值模拟分析.通过数值模拟分析,对加筋土挡墙等效塑性应变、水平位移及墙面板变形的分布规律进行探讨,为保证计算精度,程序采用8节点的四边形单元对挡墙的稳定性进行分析.分析结果表明,在土坡中设有加筋,可以有效地改善土坡的工作性能,可以使其水平位移协调、均匀,加筋能明...     

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.     

考虑格栅蠕变性的筋土复合体应力计算方法

将土工格栅加筋土作为宏观均匀的各向异性材料,假定加筋土宏观应力由土和筋材两种微观应力所组成,格栅与土之间不发生相对滑动,土为理想弹塑性材料并满足Mohr—Coulomb破坏准则,格栅为粘弹性材料;通过引入格栅蠕变模型。建立了筋-土复合体应力计算方法,进而探讨了格栅蠕变参数、土的变形与强度参数对筋-土复合体应力状态的影响．结果表明：筋-土相互作用效应将加速埋置于土中的格栅应力松弛过程;当格栅变形模量较低时,对复合材料中土到达塑性状态所需要的时间影响较大,且土体塑性到达时间对土的内摩擦角具有较强的依赖性,土和格栅的微观应力随土的内摩擦角增大而减小,而格栅的微观应力随加筋层间距的增大而增大．     

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.     

不同掺土量加筋煤矸石的界面摩擦试验研究

为了获得不同掺土量加筋煤矸石界面摩擦特性,以镀锌覆塑格宾网为筋材,以不同掺土量煤矸石为填料,按最优含水率配制试料,控制94%的压实度制样,进行了大型直剪试验.试验结果表明:加筋煤矸石在界面摩擦区剪应力与剪切位移的关系为非线性的,界面摩擦区的抗剪强度随法向应力增大而增加.掺土量在20%以内的加筋煤矸石,界面摩擦强度参数随掺土量的增加呈现有规律性的变化,界面黏聚力随掺土量的增加先减小后增加,界面内摩擦角随掺土量的增加先增加后减小.加筋煤矸石的强度参数公式用摩尔库伦理论拟合是合适的,其参数公式不仅能反映煤矸石颗粒之间以及煤矸石与筋材之间的黏聚力,而且能获得较好的相关系数.     

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.     

基于D-P条件等效的黏性土隧道开挖地层力学行为有限元分析

基于三轴试验应力?应变结果,获取了依托工程黏性土强度参数。通过德鲁克?普拉格条件（D-P条件）等效,实现了摩尔?库伦（M-C）黏性土材料的D-P准则模拟方法。采用“间隙约束法”模拟衬砌支护时机对地层力学行为的影响。通过数值计算讨论了黏性土盾构隧道地层参数以及施工特性对地层力学行为及支护反力的影响。研究发现：黏聚力、内摩擦角以及开挖洞径对围岩塑性区半径及支护反力的影响基本呈线性关系,随黏聚力和内摩擦角的增大,塑性区半径和支护反力明显减小,内摩擦角的影响显著于黏聚力。开挖洞径由6 m增大到14 m,塑性区半径增大约210 %,支护反力增大约230 %。土侧压力系数将显著影响开挖后塑性区形状、范围以及支护反力的分布。随着支护时间的延后,塑性区逐渐增大,支护反力逐渐减小,当释放的位移超过总位移的40 %时,两者增减幅度均有明显降低。就依托工程而言,当将地层含水率控制在8 %~15 %间,当地层收敛约为总位移的20 %时,可充分发挥地层自承能力从而降低支护反力。     

加筋泡沫轻质土路基施工过程应力变形模拟分析

加筋泡沫轻质土对于治理软土路基病害有着重要作用,因此研究泡沫轻质土在路基施工应力变形规律对我国公路工程有着重要意义。本文通过使用FLAC3D软件,对以砂土和泡沫轻质土作为填料的软土路基上在施工过程中的应力以及位移变化规律进行了模拟和研究,得到了泡沫轻质土对路基的沉降、回弹和有效应力变化的影响情况。结果表明：使用泡沫轻质土进行填筑的路基,泡沫轻质土路基比普通填土路基在施工过程中产生的最大沉降有所降低,施工沉降显著减少。而使用加筋泡沫轻质土作为路基填料,可以在普通泡沫轻质土的基础上更加有效减小路基基底竖向应力,同时有效减小路基基底应力分布不均匀的问题。经过研究发现,在加筋率达到0.75%时,泡沫轻质土路基产生的最大基底沉降量最小。针对这一现象,本文分析了加筋泡沫轻质土的加固机理,提出了计算最佳加筋率的方法,完善了软土路基加固理论。     

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.     

整体式桥台桥梁的台后被动土压力研究

在美国NCHRP提出的台后土压力系数曲线的基础上,以福建省永春上坂整体式桥台桥梁为工程背景,分析了台后土压力的大小及分布情况,并对其影响因素进行了探讨.研究结果将有助于整体式桥台桥梁的设计和建造.