基于颗粒非连续变形法的路基桩网结构土拱效应

桩网路基由于其施工工期短和沉降变形小等优点在中国铁路和公路建设中得到了广泛的应用。为研究桩网路基中土拱效应的机理和影响因素,采用非连续变形分析方法(discontinuous deformation analysis, DDA),通过改变路基高度、桩间净距和土工格栅参数建立了九种不同模型。结果表明：数值结果与实验结果吻合良好,验证了非连续变形分析方法在模拟路基桩网结构土拱效应上的可行性;随着路基高度的增加,土拱产生的作用逐渐显著,等沉面高度稳定为0.8～0.85倍桩间净距;桩间净距对桩土应力比峰值时刻有明显影响,随着桩间净距的减小,桩顶接受来自路基荷载传递的压力增大,桩土应力比达到峰值的速度加快。桩间净距的减小会导致等沉面高度的下降;加入土工格栅后,桩网结构所产生的桩土应力比与未加入土工格栅的相比更大,说明土工格栅可有效提高路基强度。     

预应力管桩处理沿海高速公路软土路基的模拟分析

预应力混凝土管桩联合土工格栅作为一种新型的地基处理方式,近年来在道路改扩建工程中应用广泛.利用Plaxis有限元分析软件,模拟分析工程施工及运营期路基沉降变化、预应力管桩弯矩及土工格栅受力变化.结果表明:桩网结构能够有效减小软土地基的路堤差异沉降及总沉降;路面最大沉降位于新老路基搭接处,预应力管桩的应用使得差异沉降有效减小,土工格栅通过张拉起到调节不均匀沉降的作用;通过对运营期路基长期稳定性分析表明路基处于稳定状态;桩网结构适用于路基加宽工程,也为类似工程的设计提供参考和借鉴.     

桩-网复合地基加宽路基的数值模拟分析

应用PLAXIS非线性有限元软件,模拟了桩-网复合地基加宽路基的施工及加载过程,对加宽后路基的竖向位移、水平位移、应力及桩体应力进行了分析计算,分析结果证明桩-网复合地基很好地减小了路面的不均匀沉降及路基的水平变形,还有效地分散了路基填土荷载,增加了加宽路基的稳定性,得出格栅加筋层数的增加并不能很好地减小土体的水平位移,即采用一层格栅加桩基处理较为合适.     

考虑土工格栅蠕变的加筋路堤变形分析

为了明确土工加筋材料蠕变对结构物变形的影响规律,基于有限差分数值分析方法,对不同工况条件下由土工格栅蠕变所造成的路堤加筋结构的变形进行分析。从加筋材料蠕变对路基顶面沉降、路基侧向位移以及土工格栅应变的影响等3个方面进行对比分析。结果表明:在不同工况条件下,土工格栅蠕变对加筋路堤结构物变形的影响显著;路基顶面沉降量、路基侧向位移和加筋材料蠕变应变与路基高度呈正比例关系,与边坡坡率、筋材弹性模量呈反比例关系。     

带连系梁的桩承式加筋路堤三维数值模拟分析

针对传统桩承式加筋路堤应用中存在的问题,结合新型三向土工格栅高强度和刚度的特点,在桩顶设置连系梁并对格栅铺设工艺加以改进.通过数值模拟对改进前、后的桩承式加筋路堤的受力和位移进行对比分析.结果表明：相对于普通加筋,采用改进的桩承式加筋路堤模式可以减小路堤的不均匀沉降和侧向位移,提高格栅的利用效率,有效约束路基侧向位移,...     

高速铁路软土地区桩网复合地基沉降规律研究

为分析软土地区的高速铁路路基沉降规律,以某客运专线软土地基处理的工程实例为研究对象,对该段路基填筑过程和工后长期地基沉降观测结果进行分析,认为采用“水泥粉煤灰碎石桩+土工格栅+水泥级配碎石桩”复合地基加固形式的地基处理十分有效,满足客运专线地基沉降要求小于15 mm的要求.根据该工程实例情况,利用有限元分析软件ADINA建立相应的路基计算模型,模拟了桩径和桩间距不同时,路基填筑过程中地基表面的沉降变形规律,基于数值模拟结果建立了路基填筑过程中地基沉降的预测公式.数值模拟结果与现场沉降观测结果具有相同的规律,随着路基填筑高度的增加,地基沉降变大,且呈凹形沉降.研究结果表明,桩径和桩间距与地基沉降关系较大,桩径与地基沉降量成负相关关系,桩间距与地基沉降量正相关.     

土工格栅对在役桩承式路堤蠕变的影响

为了研究土工格栅在黄土地区对在役路堤蠕变变形机制的影响,利用FLAC3D软件及内嵌的FISH语言,对长治至安阳高速公路长平(长治-平顺)路桥过渡段进行一比一数值模拟分析。通过对实测值与模拟值的对比,验证了所建模型的正确性,从而确保了模拟工后蠕变的准确性。通过格栅上部桩土应力比的与格栅下部桩土应力比的比值来分析格栅在工后蠕变中荷载传递的变化机制,通过横向差异变形率来探究格栅对减小因蠕变引起的不均匀沉降的作用。研究表明:格栅、土拱在路堤填筑过程中和工后蠕变间断二者传递荷载的大小处于动态平衡中,虽然填筑过程中,土拱效应远大于张拉膜效应,但随着工后蠕变,张拉膜效应发挥的作用逐渐增大,二者的作用效果差距逐渐缩小,直至达到新的平衡;土工格栅对减小路堤工后蠕变和减小路堤工后不均匀沉降有不可替代的贡献。     

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.     

利用热管-保温材料复合结构提高冻土区路基稳定性研究

热管-保温材料复合路基是青藏铁路中应用广泛的一种新型路基结构形式.通过数学模型分析,推导出应用于青藏铁路冻土路基中的热管的热流表达式,并用热焓法考虑冻土相变问题,对该路基结构形式及在无保温材料情况下施工20 a后的路基温度场进行数值模拟.数值模拟表明:保温材料能够有效地阻止热量从路基面向下传入地基中,使0℃等温线始终在保温板底层;该路基结构形式为青藏铁路多年冻土区路基的理想结构形式,有利于克服全球变暖的影响.     

土工格栅对在役桩承式路堤蠕变影响的研究

为了研究土工格栅在黄土地区对在役路堤蠕变变形机制的影响,利用 FLAC3D 软件及内嵌的FISH语言,对长治至安阳高速公路长平（长治—平顺）路桥过度段进行一比一数值模拟分析。通过对比实测值与模拟值,验证了模型的正确性,从而确保了模拟工后蠕变的准确性。本文通过格栅上部桩土应力比与格栅下部桩土应力比比值来分析张拉膜效应在工后蠕变中荷载传递能力的大小,通过横向差异变形率来探究格栅对减小路堤不均匀沉降的作用。研究表明：张拉膜效应和土工效应在路堤填筑过程中和工后蠕变间断二者传递荷载的特性处于动态平衡中,虽然填筑过程中,土拱效应远大于张拉膜效应,但随着工后蠕变,张拉膜效应发挥的作用逐渐增大,二者的差距逐渐缩小,直至达到新的平衡;土工格栅对减小路堤沉降和减小路堤不均匀沉降有不可替代的贡献。     

不同加筋形式的沿海高速公路拓宽路堤现场试验与数值分析

为了了解沿海高速公路路堤拓宽过程中的受力变形规律,通过拓宽路堤现场试验与数值分析,分析了施工过程中两种不同加筋形式对新路堤深层侧向位移、地表累计沉降、格栅累计变形的影响并通过数值模拟进一步探讨了路堤拓宽过程中的受力变形规律。结果表明：随着填土高度的增加,K2130+590段和K2130+620段的深层侧向位移、地表累计沉降、格栅累计变形也随之增大,其中K2130+590段路堤顶部、底部的最大侧向位移与K2130+620段相比分别减小了31.83%、76.98%,且路中处最大沉降与K2130+620段相比减小了40.51%,而两个试验段格栅累计变形相差不大,基本保持一致;通过综合考虑K2130+590段与K2130+620段的深层侧向位移、地表累计沉降及格栅累计变形,建议采用格栅与格室的组合加筋形式。同时发现最大剪应变增量随着新路堤填土高度的增加而增大,新旧路堤最有可能沿台阶处发生滑移破坏,故为了拓宽路堤的稳定与安全,建议增强新旧路堤台阶处的连接强度,以此保证加筋新旧路堤结构的整体稳定性。     

基于 FBG 传感技术循环荷载下的路堤模型试验

光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating, FBG)作为一种新型的监测元件, 具有精度高、抗干扰能力强和可实时监测等优点. 为了研究在循环荷载作用下土工格栅加筋路堤的力学性能和筋材的变形特性, 采用 USTX-2000 加载装置进行加载, 利用 FBG 传感器进行筋材变形监测, 在不同加筋层数和加筋间距等工况下对加筋路堤进行了模型试验. 试验结果表明: 在长期循环荷载作用下, 土工格栅的应变在水平方向上呈现出由加载板正下方向两侧递减的规律, 且沿筋长方向呈非线性分布; 而在同一工况的竖直方向上, 土工格栅的应变则随着路堤深度的增加而减小; 加筋能够有效减小路堤的沉降量和坡面的法向变形, 路堤内部的土压力也随着加筋显著增加. 该试验证明了 FBG 新型传感技术在路堤边坡监测应用中的可行性和优越性.     

Permafrost changes and engineering stability in Qinghai-Xizang Plateau

Climate change and engineering activities are the leading causes of permafrost temperature increase,active layer thickening,and ground-ice thaw,which trigger changes in the engineering stability of embankments.Based on the important research advances on permafrost changes and frozen soil engineering in Qinghai-Xizang Plateau,the changes in permafrost temperature and active layer thickness,their relationships with climate factors,the response process of engineering activities on permafrost,dynamic change of engineering stability of Qinghai-Xizang Railway,and the cooling mechanism and process of crushed-rock layers are discussed using the monitoring data of permafrost and embankment deformation.Finally,solutions to the key scientific problems of frozen soil engineering under climate change are proposed.     

路基冻结过程中温度场对变形场的影响

为了研究冻土路基温度场及变形场的动态变化规律，基于伴有相变的路基非稳态温度场控制方程和冻土路基变形场二维数值计算模型，对冬季冻土路基温度场和变形场进行了计算分析，得出路基深层土中的温度变化滞后于表层土和气温；对于冻胀冰锋线分布较广的路基，其破坏易在坡脚处产生；冻胀冰锋线分布范围较小的路基，破坏大致发生在竖向位移较大的路基中部。结果表明，冻胀冰锋线的范围是影响路基变形场的重要因素。     

路堤高度和加筋对软土地基累积塑性变形的影响

运用有限单元法对交通荷载作用下软土地基进行隐式动力分析,基于累积塑性变形的计算和影响因素分析,研究路堤高度对交通荷载引起的软土地基累积塑性变形的影响,在此基础上,从地基中动偏应力分布的角度,揭示了土工格栅加筋对于减小交通荷载引起的软土地基累积塑性变形的意义和机理.分析结果表明:当路堤高度1 m左右时,在交通荷载作用下,地基中会产生显著的累积塑性变形;随着路堤高度的增加,地基中由交通荷载引起的累积塑性变形迅速减小.对于受交通荷载影响显著的软土地基,土工格栅加筋改善地基表面的压应力分布,减小传递到地基表面的剪应力,加筋后地基土累积塑性变形明显减小,主要是由于加筋减小了地基土的上部由交通荷载引起的动偏应力.     

土工格栅加筋软土路堤的数值分析

土工格栅作为一种新型的土工合成材料,由于具有高强度、低延伸率等特点而被选作主要的路堤加筋材料.采用通用非线性有限元ABAQUS程序分析了加筋前后路堤的竖向位移和侧向位移.分析结果表明,土工格栅加筋能有效地降低路堤的竖向位移和水平位移,研究成果对软土地基的加筋处理有借鉴意义.     

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     

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.