桩承式加筋路堤中土工格栅加筋效应的室内试验研究

基于室内模型槽试验,开展了考虑土工格栅的桩承式路堤变形和填土应力分布规律研究,重点研究了土工格栅抗拉强度和土工格栅层数对软土竖向位移、填土竖向应力分布和桩土应力比的影响。研究结果表明:软土竖向位移随土工格栅抗拉强度和土工格栅层数增加而减小;不同层数土工格栅作用下填土竖向应力随路堤高度的分布规律差异较大。综合考虑桩承式路堤软土变形和填土荷载向桩顶转移程度,了解研究工况下土工格栅的作用效果,可为现场路堤工程中如何选用合适土工格栅抗拉强度和层数提供依据。     

土工格栅加筋边坡地震平均永久位移影响因素分析

考虑到现有的工程实例和实验数据较少,本文采用数值分析的方法,分析了地震作用下加筋边坡各参数对平均永久位移的影响.计算结果表明,地震作用下的加筋边坡工程中,对平均永久位移有较明显影响的参数主要有填土内摩擦角,填土粘聚力,水平地震荷载和土工格栅轴向刚度;土工格栅层数越多,越有利于减小加筋边坡的平均永久位移;边坡靠近底部的土工格栅比中部和顶部位置的土工格栅对减小边坡在地震作用下平均永久位移更有效;水平方向的地震荷载对地震作用下加筋边坡的平均永久位移的影响比竖直地震荷载更明显.因此,在土工格栅加筋边坡的设计中,为了能有效减小地震引起的平均永久位移,需要选取粘聚力和内摩擦角较大的填土材料和轴向刚度较大的土工格栅材料,同时适当增加土工格栅的层数并着重考虑边坡底部土工格栅的设置.     

冲击荷载作用下挡土墙的位移与应力计算

利用有限元法 ,结合挡土墙的边界条件 ,分析了冲击荷载作用下挡土墙的极限位移与极限应力 ,为挡土墙后填土实施强夯施工方法提供了科学的理论依据     

梁桥在多辆车辆荷载作用下的振动分析

采用无限自由度桥梁模型对梁桥在多辆移动车辆荷载作用下的强迫振动问题进行了分析 ,给出了简支梁桥在两辆移动汽车分别以不同的车重和不同的车速作用下的跨中动位移的时程曲线 ,并与一辆汽车荷载作用下的动位移和静位移作了比较。本文对直观地了解桥梁与车辆耦合振动系统的动力特性规律和机理具有一定的参考价值。     

预应力混凝土连续梁桥结构动力特性分析

为研究车辆荷载对预应力混凝土连续梁桥桥梁动力特性的影响,利用有限元软件建立车桥耦合模型,分析车辆速度、车辆载重对预应力混凝土连续梁桥跨中截面位移和动力冲击系数的影响。研究结果表明：车辆速度和车辆载重均会对桥梁动力特性产生影响,车辆速度与桥梁动力特性间没有明显线性关系,车辆速度增大,跨中截面位移先减小后增大,桥梁冲击系数则先增大后减小;车辆载重增大,跨中截面位移和桥梁冲击系数则线性减小。研究成果可为多工况车辆荷载作用下桥梁动力特性研究提供一定参考。     

套打桩重力式挡土墙的分析与计算

以套打树根桩为例,研究了套打桩重力式挡土墙的设计理论,讨论了套打桩重力式挡土墙的水平位移和转角.以弹性地基梁理论为基础,建立了重力式挡墙变形计算模型,并给出了计算公式;以嵌岩桩理论为基础,讨论了树根桩在水平荷载作用下的荷载-位移关系,最后,根据树根桩和重力式挡土墙之间的变形协调关系,提出了套打桩重力式挡土墙的分析与计算步骤,并结合具体工程实例的计算,对比计算结果和工程实测,表明该分析与计算方法是合理的.     

冲击荷载作用下挡土墙的位移与应力计算

利用有限元法，结合挡土墙的边界条件，分析了冲击荷载作用下挡土墙的极限位移与极限应力，为挡土墙后填土实施强夯施工方法提供了科学的理论依据。     

条形荷载下加筋边坡稳定影响因素敏感性分析

结合12 m高土工格栅加筋边坡算例,通过有限元程序Midas/GTS 4.0,对条形荷载作用下边坡加筋与未加筋时的安全系数、最大水平位移与竖向沉降进行了对比分析.根据正交分析方法对10种影响因素,即粘聚力、内摩擦角、填土重度、坡比、坡顶荷载、荷载距离坡顶处间距、荷载宽度、土工格栅长度、格栅弹性模量、格栅铺设层数对加筋土边坡稳定影响因素的敏感性进行分析,给出了各个因素的敏感性顺序.计算结果表明:土体内摩擦角、粘聚力与荷载宽度对边坡稳定性影响最为显著.     

加筋土拉拔界面作用的离散元细观模拟

为研究加筋土界面作用的力学响应,对离散元程序(PFC3D)进行二次开发,建立了土工格栅拉拔试验仿真模型。与室内模型试验结果进行对比,探讨了拉拔界面细观参数的演变及荷载传递机理,揭示了细观参数的演化规律及其与宏观力学性质之间的关系。研究结果表明:筋土界面区域成为主要的位移集中区,上界面影响厚度略大于下界面影响厚度;在筋土界面区域形成了高度的X向应力集中,沿格栅长度方向出现若干个Z向应力集中区,表明格栅横肋挤压土体,其所提供的被动承载力较为显著;在筋土界面区域,局部孔隙率随拉拔位移增大而增大,接触数减少,滑动比随拉拔位移的增加发生了激烈的跌宕起伏,界面局部位置发生剪胀,宏观上对应拉拔阻力增大,而后孔隙率慢慢减小,拉拔阻力回落。     

土工格栅设置对垫层刚度影响的试验研究

为探讨土工格栅对碎石垫层刚度的影响规律,设计了9种不同工况的垫层,分别进行了模型静载试验,分析了垫层厚度、有无土工格栅、土工格栅层数及铺设位置等因素对碎石垫层及加筋碎石垫层变形的影响。结果表明:垫层厚度的减小能有效地降低地基沉降;在一定荷载范围内,有土工格栅碎石垫层的承载性能要优于无土工格栅碎石垫层;在相同荷载作用下,当垫层厚度相同时,土工格栅层数和铺设位置不同,其碎石垫层的刚度也不同,且存在一个最佳的铺设层数及铺设位置,土工格栅的最佳层数及铺设位置有待进一步研究。     

土工格栅粉煤灰挡墙加筋作用应用研究

土工格栅加筋土挡墙在土木工程中应用广泛,土工格栅的加筋作用以及筋材在挡墙设计中的计算需要进一步完善．利用FLAC3D有限元分析软件,对未设置和设置土工格栅加筋体的粉煤灰挡墙进行数值模拟分析,研究土工格栅的加筋作用对粉煤灰挡墙稳定性的影响,得到土工格栅加筋挡墙的设计参数．数值模拟结果表明：粉煤灰挡墙高度大于6ITI时,安全系数偏低,需要在粉煤灰挡墙中加筋来提高其安全系数,保证挡墙的稳定性．对墙高为8m的土工格栅粉煤灰加筋挡墙进行模拟分析,当增大加筋间距时,挡墙的侧向和竖向位移都增大,挡墙的最大竖向位移发生在挡墙的上部,最大侧向位移发生在挡墙中下部位;墙高为8m的土工格栅粉煤灰挡墙的合理加筋间距为0．8m     

软土地基土工格栅加筋效果的数值分析

应用有限差分软件FLAC 3D对一座原型加筋试验墙的工作性态进行数值模拟,计算结果与观测资料吻合很好,说明了用本文方法预测加筋挡土墙应力变形规律的有效性;在此基础上,对土工格栅加筋和未加筋的软土地基进行计算分析,通过对比两种情况下地基沉降值、水平位移值和内部应力值,可以看出土工格栅加筋能够有效地减少软土地基的沉降,限制地基侧向变形,并且能分散地基内部的集中应力,证明土工格栅加筋是一种非常有效的软基处理方法。     

交通荷载下加筋道路弹黏塑性有限元分析

为了研究交通荷载作用下软基加筋道路的动力响应,提出了一个土体动力弹黏塑性模型来模拟循环荷载作用下加筋道路中软土地基的动力特性,并在土工格栅和土体之间设置接触面单元来模拟筋材与土体的相互作用.在此基础上建立了软基加筋道路的动力分析模型,编制了动荷载作用下加筋软基道路变形分析的计算程序.用该程序对室内试验进行了分析,验证了程序的正确性;并用该程序对在路堤与软土地基之间铺设土工格栅的加筋道路和不加筋道路的动力特性进行了对比分析,同时还对比了考虑流变和不考虑流变的加筋道路的位移响应.结果表明,加筋对软土道路的动力响应有明显影响,同时,考虑软土的流变特性对研究加筋道路的动力响应是非常必要的.     

软土结构性对基坑开挖及邻近地铁隧道的影响

为了研究软土地基结构性改变对基坑开挖围护墙变形、地表沉降及其邻近地铁隧道位移和弯矩的影响,针对宁波粉质黏土,采用在重塑土中掺入盐粒和不同质量分数水泥的方式制备人工结构性土,开展一维压缩试验和三轴试验研究原状土与人工结构性土的工程特性,分别通过压缩性指标、抗剪强度指标和结构屈服应力验证和建立水泥质量分数与土体结构性之间的联系;采用Plaxis2D,分析土体结构性改变对基坑开挖过程中围护墙水平位移、地表沉降及其邻近地铁隧道的影响. 研究结果表明,当水泥质量分数为2%时,其压缩性指标、抗剪强度指标和结构屈服应力与原状土基本一致;随着土体结构性降低,扰动度增加,围护墙水平位移、地表沉降和隧道位移急剧增大,其中隧道对于土体扰动度最为敏感,位移增长趋势最为明显,当扰动度为39%时,隧道位移会超过规范允许值;当隧道距离基坑较近时,由于隧道的约束作用,围护墙水平位移和地表沉降较小,但是隧道位移和弯矩会相应增大.     

弹塑性有限元评价格栅加固公路软土地基效果

目的评价格栅不同加铺方案的效果．方法在利用3轴压缩剪切试验确定土体参数基础上。建立土工格栅加固软土地基有限元分析模型，运用该模型对土工格栅加固的软土地基受力情况、位移和软土地基屈服情况进行研究，分析土工格栅不同设置方案在分级加载的情况下对公路软土地基的加固效果．结果利用土工格栅加固软土地基，能够有效减少软土地基竖向位移。增加软土地基承载力，其主要原因是侧向应力的增加。计算结果与现场观测数据拟合性较好．结论土工格栅铺设在排水垫层底部要比铺设在排水垫层顶部效果更好，研究成果为今后利用土工格栅加固软土地基的设计提供参考．     

层状填土的主动土压力计算

假定滑裂面为通过墙踵的折线,将水平层分析法推广到填土分层的挡土墙的土压力计算中,合理地解释了墙背不光滑时主动土压力分布的非线性特点.在平移模式下,水平层分析方法可得到和库仑理论基本一致的主动土压力合力,但是得到的倾覆力矩大于按库仑理论得到的结果,而且合力作用点明显高于库仑理论的结果,这说明库伦理论高估了平移模式下挡土墙的抗倾覆稳定性.另外,理论分析表明墙后上软下硬的填土方案要优于上硬下软的填土方案.     

挡墙任意变位模式诱发周围土体水平位移的简化算法

将挡墙变位引起墙外土体水平位移视作平面应变条件下的位移-位移边值问题,借助刚性挡墙平移变位诱发墙外土体水平位移的基本解,利用微元法及叠加原理,提出在挡墙任意变位模式下的周围土体水平位移简化计算方法. 分别与挡墙刚性变位、柔性变位模式下的土体水平位移现场实测数据进行对比,发现简化计算法可以较好地预测墙外土体水平位移,验证了所提简化算法的准确性. 在土体最大水平位移上,简化算法的预测较实测偏保守,表明将简化算法应用于工程实践是偏安全的. 进一步参数分析发现,随着土体距围护结构距离的增大,土体最大水平位移迅速减小,且在最大位移深度以上存在某一临界位置,在该位置以上土体水平位移随其到围护结构距离的增大而增大,在该临界位置以下,变化规律则相反.     

既有地下室外墙影响下的挡土结构非极限主动土压力

针对挡土结构土压力与位移之间的关系,提出一种适用于既有地下室外墙影响下的挡土结构非极限主动土压力计算方法。基于卸荷路径推导了土体力学参数与位移关系和考虑土拱效应下的非极限主动土压力系数,运用应力状态法和静力平衡法给出了既有地下室外墙影响下的非极限主动土压力统一解,通过与室内相关模拟试验对比,采用应力状态法得到的结果较静力平衡法更接近于实际。基于挡土结构非极限主动土压力变化规律,讨论了位移比、两墙间距、墙土摩擦角、黏聚力等参数对土压力分布、合力及倾覆力矩的影响,揭示了其变化规律。通过与物理实验和算例与理论计算方法所得土压力和力矩的对比表明,所建立的计算方法合理可行,为进一步研究挡土结构非极限主动土压力理论计算提供了一定的依据。     

土工格栅-玻璃砂界面细观特性离散元研究

为分析剪切带的形成机制和演化机理,明确拉拔试验中筋土界面参数的宏细观联系,基于离散元数值方法,使用PFC2D软件模拟土工格栅加筋玻璃砂的拉拔试验,并与物理拉拔试验结果进行对比分析.在数值试验中采用分段函数重现格栅非线性应力-应变关系,根据玻璃砂颗粒位移值确定剪切带的平均厚度,重点分析剪切带内接触力链、颗粒位移、颗粒旋转等因素以及大主应力方向与细观组构参数的联系.结果表明,在格栅拉拔位移较小时,离散元数值方法能较好地分析玻璃砂与土工格栅界面之间的力学行为,试样宏观的体积剪胀主要受剪切带内颗粒的运动控制;通过PFC2D程序采用FISH语言开发的颗粒旋转颜色显示程序,显示格栅上下界面砂颗粒出现不同的旋转方式,颗粒位移和旋转形成了一个呈"锯齿"分布的剪切区,揭示颗粒位移和颗粒旋转是剪切带演化的重要特征;接触力的分布及其各向异性演化决定了试样宏观的力学性质和剪切带基本形状;整个拉拔阶段,剪切带内大主应力方向的偏转与接触力各向异性主方向的偏转呈相近趋势.