王峰[1]2008年在《土工合成材料在斜坡高填方路堤中的应用研究》文中提出本文在查阅大量文献的基础上,结合湖南省科技厅重点科技项目《山区斜坡地基高填方路堤特性及施工技术研究》,利用大比例模型试验,采用快速拉格朗日法分析,研究了土工合成材料加筋土路堤的强度,加筋土路堤稳定性的计算方法,加筋路堤的变形特性、破坏模式以及在不同加筋模式下对路堤稳定性的影响。本文通过模型试验研究、理论与数值分析,取得了如下主要成果:1.采用大比例模型试验,对加筋路堤与未加筋路堤的位移、应力、极限承载力和滑动面的位置等进行研究。研究表明:加筋后路堤的极限承载力为未加筋路堤极限承载力的1.5倍,加筋后的路堤水平位移显着减小而竖向位移变化不大;相同荷载下路堤的内部附加应力比不加筋的要小,加筋后路堤的滑动面位置将下移。2.基于极限平衡方法推导加筋高填方路堤的水平条分法计算安全系数及最优加筋位置的计算公式;对普遍条分法在加筋路堤中的应用进行了改进。分析表明上述工作对加筋土工程设计和施工具有一定的指导意义和应用价值。3.加筋高路堤的数值分析研究表明:加筋技术可以防止高填方路堤中现大的不均匀沉降,抑制坡面的侧向位移,提高路堤的承载力,进而使路堤的整体强度和稳定性得到提高。4.对筋带的数值模拟研究表明:选择合适长度土工格栅能有效控制路堤的变形,超过一定长度后其加筋作用效果不明显;在边界条件相同的条件下,筋材模量越大加筋效果越明显;在变边坡路堤中,在变边坡处附近上下铺加筋材其加筋效果最明显。
贾圣东[2]2008年在《高速公路拓宽路基加筋边坡稳定性数值模拟与实验分析》文中指出近些年来,由于我国经济的不断发展,交通量相应的也在不断的激增,尤其是在沿海发达地区交通量的急剧增加。国家在顾全沿海交通满足要求的同时也在大力发展西部,原有的高速公路和低等级公路的通行能力己经不能满足需求,迫切需要把原有的公路进行拓宽改造。目前,我国高速公路拓宽工程主要分布在沿海软土分布较广的地区,地基条件差、新征土地难都是在这些地区改扩建公路时遇到的棘手问题;在西部山区,由于沟多坡高等自然条件限制,以前的低等级公路不能满足实际需要,要求拓宽改造成高等级公路。因此,针对这些地区公路拓宽工程相关问题的研究具有十分重要的工程意义。本文以广佛雅瑶至佛开叁堡段高速公路扩建工程为依托,研究在不征地或少征地前提下高速公路路基拓宽的可行性方案,对项目中采用的加筋陡路堤方案进行相关试验研究和数值分析,以确定各影响因素对路堤稳定性的影响。通过调研已建和在建的相关工程,分析总结了加筋路堤和改扩建加筋路堤的主要工程问题和病害特征。通过室内静载模型试验,研究路堤在荷载作用情况下内部应力和格栅应变的变化规律,分析路堤在顶面荷载作用下的破坏情况。通过土工离心模型试验,验证依托工程设计方案的稳定性;为比较各相关因素对路堤工程特性的影响,实验中制作了不同模型方案,通过对模型的整体位移变形、破坏情况的观察,对比不同填料、不同加筋方式和路堤高度对整个拓宽路堤的位移变形特性的影响。采用有限元软件对拓宽部分不同坡比、路堤高度、筋带间距和不同格栅强度的路堤进行计算与分析,研究路堤整体位移变形、塑性区和应力场对拓宽路堤稳定性的影响。通过现场调研及有限元计算分析和室内试验研究,对路基拓宽加筋陡路堤的工程特性进行了相关的研究,其中一些结果可以作为设计时的参考依据并且给出了一定的标准。
吴春波[3]2008年在《加筋土筋土界面特性研究》文中提出加筋土结构具有建筑高度限制小,对变形和各种地形适应性强,柔性和韧性好,占地少和造价低廉等优点。加筋土技术自从1975年传入我国后,得到了迅猛的发展,产生了大量成功的加筋土工程。加筋土结构中,土与筋材间的界面特性对加筋土工程的稳定性具有决定作用。展开对加筋土筋土界面特性的研究对于保证加筋土工程的安全性,降低加筋土工程的造价和促进加筋土技术的进一步发展与推广具有重要的意义。本文以广东省佛开雅瑶至叁堡段高速公路扩建工程为依托,研究加筋土筋土界面特性。通过直剪试验和拉拔实验研究路堤填料含水量对筋土界面特性的影响规律,试验结果表明,当填料含水量大于其最佳含水量后,界面破坏时的剪切力随着填料含水量的增加而降低;通过拉拔试验,还探明了填料种类、填料压实度、加筋材料对筋土界面特性的影响规律。通过有限差分软件分析了填料含水量、压实度、填料种类和加筋材料种类对依托工程中加筋土拓宽路堤变形和筋材受力与变形的影响。以上得出的结论对于加筋土工程的设计和施工都具有重要的参考意义。在加筋材料对筋土界面特性的影响方面,于第五章重点讨论了土工格栅横肋在土工格栅加筋作用中的贡献,得出的结论对于加筋土工程中筋材的选取,尤其是选取何种类型的土工格栅作为加筋材料时富有参考价值。
季大雪[4]2004年在《土工格栅加筋路堤边坡结构性能研究》文中研究说明土的抗压性能较好，相对抗剪性能较差，而且基本无抗拉能力，在工程应用上受到很大的限制。采用土工格栅水平铺设加筋回填土边坡是近年来发展非常快的一项土工新技术。类似于混凝土中加钢筋一样，土工格栅能约束土体的侧向变形，增强土体的整体性。这种加筋结构具有很好的发展前景，只是由于当前对土工格栅与土相互作用机理的认识还远远不够，土工格栅加筋结构的应用还相当有限。 本文首先介绍了土工格栅的工程性质和加筋机理，并在查阅国内外加筋土工程实例和理论研究相关文献的基础上，将它与另一种土工合成加筋材料——土工织物进行了加筋机理等方面的比较，可以看出土工格栅在加筋领域具有很好的发展前景。 然后作者从多方面着手对土工格栅加筋回填土路堤边坡的结构性能进行了研究，即土工格栅埋设于土体中的间距、加筋层数、土工格栅的抗拉强度、边坡坡角、回填土的粘聚力、内摩擦角、重度等参数对整个边坡体系加筋效果的影响。在传统的Bishop圆弧滑动法中考虑土工格栅的加筋作用，编写了计算程序。利用该程序并结合正交试验表对影响边坡稳定的各个因素的敏感性作了比较，得出各因素的敏感性从大到小依次为：粘聚力、内摩擦角、地震作用、容重、筋层数和间距的交互作用、筋层数、筋材抗拉强度、坡比、筋层间距、地面超载和地下水位，重点讨论了加筋对边坡稳定的影响；接着针对现行规范中等间距或分区等间距的加筋设计方法，通过计算认为土工格栅铺设更为合理的间距应该是“顶疏底密”的布置方式，对加筋结构参数中的加筋层间距作了深入的分析；并采用Monte-Carlo随机模拟方法，对加筋均质回填土边坡的渐进破坏性能进行了探讨，得出了关于土工格栅加筋边坡结构的一系列有益的结论。 理论分析之后，作者进行了室内静力模型试验，模拟了两种边坡坡比：1：1和1：1．2；两种单向土工格栅：Tensar 40RE和Tensar80RE以及叁种加筋层数：零层、一层、叁层，共计10种工况下边坡的变形、土工格栅的变形和滑弧开展的情况。并采用有限元软件ANSYS 5.7对以上各工况进行了模拟计算，依据试验和计算所得结果，讨论了加筋体结构对路堤边坡稳定性的影响。 最后，作者总结了本文关于土工格栅加筋路堤边坡的结论，展望了这一新型土工加筋技术的前景并提出了当前急需解决的一些问题。
杨立伟[5]2006年在《预应力加筋土挡墙试验研究与数值分析》文中研究表明现代加筋土技术是20世纪60年代发展起来的一项土体加固新技术，由于加筋土挡土结构具有结构轻、适应性强、经济性好、对地基承载力要求低的特点，因此在工程中应用相当广泛。随着加筋土技术的发展，加筋土的形式也出现多样化，预应力加筋土就是一项新型的加筋形式，但由于预应力加筋土在国内外研究较少，基本理论尚未形成，需进一步研究与完善。本文对预应力加筋挡墙进行了初探，主要的研究工作如下：(1)对加筋土的基本性状及理论进行归纳与发展。(2)通过拉拔和剪切试验，研究了筋土界面的摩擦特性。(3)经过五组四个水平的多循环加-卸载试验，研究了筋材的变形特性和筋材应力应变关系。(4)研究了预应力加筋土的基本理论与方法，提出了预应力加筋土有限元的分析方法与分析过程。(5)研究了预应力加筋土土体本构模型、筋材本构模型、面板模型及筋土界面模型，为预应力筋土模型提供基础。(6)通过工程实例-路堤式预应力加筋土挡土墙，计算了筋材在相同荷载条件下变形相同时，筋材的用量以及在相同荷载、筋材间距相同条件下墙面板的侧向变形的大小，为工程应用提供借鉴。
黄向京[6]2010年在《双绞合六边形钢丝网加筋土挡墙设计理论与试验研究》文中认为双绞合六边形钢丝网作为一种新型加筋材料,2005年以来广泛应用于国内水利、公路、铁路、市政等行业的各类加筋支挡结构中,取得了良好的经济、社会和环境效益。近30年来美国、意大利、泰国等学者开展了一系列研究工作,但双绞合六边形钢丝网作为加筋材料的加筋机理、筋土界面特性、动力响应等关键问题的研究较少或尚未涉及,国内的研究更是空白。双绞合六边形钢丝网加筋土挡墙的理论研究远滞后于工程实践。本文在湖南省交通科技项目“高速公路新型加筋土结构技术研究与示范工程”(200612)的资助下,以湖南省湘潭至衡阳西线高速公路加筋土挡墙工程为依托,对双绞合六边形钢丝网进行了筋材拉伸试验、拉拔试验、加筋红砂岩粗粒土挡墙的承载力模型试验、疲劳特性模型试验、水平抗震性能模型试验以及大量现场试验,采用理论分析、室内外试验和数值分析相结合的方法,对双绞合六边形钢丝网加筋土挡墙的计算理论和设计方法进行了系统研究,取得了如下创新性成果：1.通过不同法向压力作用下的拉拔试验,研究了双绞合六边形钢丝网与红砂岩粗粒土的界面特性,提出了基于剪切刚度的筋—土界面关系幂函数模型,修正了FLAC3D中Geogrid单元的界面关系,为工程设计提供了相关参数。2.通过不同含水量(14%、17%、饱和)和不同加筋层数(不加筋、加筋2层、加筋3层)的粗粒土叁轴试验,分析了加筋双绞合六边形钢丝网对红砂岩粗粒土抗剪强度的影响、含水量对加筋效果的影响,系统研究了双绞合六边形钢丝网的加筋机理,建立了加筋土弹性非线性本构方程。3.系统研究了双绞合六边形钢丝网加筋土挡墙稳定特性。在原型试验基础上,采用FLAC3D对影响潜在破裂面形状和位置的相关因素进行了模拟分析,提出了适用于工程设计的双绞合六边形钢丝网加筋挡墙的改进双折线内部破裂面,推导了相应的稳定计算公式。4.提出了适合任意土质、任意墙背倾角、任意填料倾斜面的加筋土挡墙墙背主动土压力非线性分布的通用公式,提高了计算精度,满足了工程设计需要。5.通过双绞合六边形钢丝网加筋红砂岩粗粒土挡墙的承载力模型试验、疲劳特性模型试验和水平抗震性能模型试验,研究了双绞合六边形钢丝网加筋土挡墙在复杂动力作用下的结构特性。6.针对国内加筋土挡墙工程设计的现状,提出了基于极限平衡理论、可靠性分析和数值分析的双绞合六边形钢丝网加筋土挡墙的计算与设计方法,研究了地震荷载作用、膨胀土填料的加筋土挡墙设计方法,并成功应用于实际工程。7.为优化工程设计,降低工程造价,提出了双绞合六边形钢丝网+土工格栅复合加筋挡墙的结构模式。通过模型试验和数值分析,研究了复合加筋挡墙的结构特性。8.通过数值模拟对均匀加筋、分组加筋、交替加筋、混合加筋等多种复合加筋方式进行了深入的研究,提出了最优加筋方式。9.在湖南省湘潭至衡阳西线高速公路第12合同段K124+340-K124+895成功修建了我国第一座高速公路加筋格宾挡土墙,并进行了双绞合六边形钢丝网加筋土挡墙的现场试验,研究了挡墙内竖向土压力、水平土压力、筋材拉力及墙面变形随施工过程的变化及分布特征。
刘丹[7]2010年在《土工格栅减小软基路面车辙的应用研究》文中进行了进一步梳理近年来,土工格栅在水利、铁路、公路、港口和建筑工程中已得到了广泛的应用,利用土工格栅加固公路软土路基的工程也比较多。但对土工格栅是如何减小软基路面车辙的作用却不十分清楚,计算方法不完善,不能满足实际工程的需要。因此,结合土工试验和具体的车辙试验,对土工格栅加固软基提高抗车辙能力做进一步深入系统的研究,为合理运用土工格栅在加固软土路基的设计和施工中提供理论依据是非常必要的。首先,对试验材料(软土、级配碎石和土工格栅)进行实验研究,并且对不同结构、材料、生产工艺的格栅和未加格栅的情况进行对比车辙试验。试验结果表明,加筋后路面车辙变形与未加筋时比较最多能减小23%。对比不同格栅的作用效果,其中抗拉强度最低的叁角形网格格栅TX170,对减小软基路面车辙具有最好的效果,因为其本身的结构与级配碎石之间形成的嵌挤结构能更有效的发挥格栅本身的性能,所以表现出最好的抗车辙能力。其次,本论文针对车辙试验,在原有试验数据的基础上建立有限元分析模型。通过有限元分析更进一步验证了土工格栅减小软基路面车辙试验的结果,得到了试验中无法实测的各个部分的应力和位移,更能对模型在荷载作用下受力、变形的特性进行直观分析。同时,通过对不同因素的分析,总结出各种因素对车辙的影响规律。主要证实提高格栅的模量对于减小软基路面车辙作用效果不显着,所以在设计土工格栅时总是强调提高模量不完全正确。最后,在实验研究和有限元分析的基础上,通过机理分析研究本次实验状态下车辙的来源和形成过程,并且总结了加筋土基的承载力和变形的不同作用机理,选择出比较适合本次研究的改进的太沙基极限承载力理论,此理论可以证明土工格栅在处理软基时增加了地基承载力。通过进一步研究筋土之间相互作用和土工格栅的加固机理,得出土工格栅加筋作用主要依靠土体与格栅之间的嵌锁效应、摩擦效应和波纹效应,从而使软基路面车辙减小。
贺会团[8]2007年在《加筋挡土墙关键技术研究》文中进行了进一步梳理加筋挡土墙作为一种新型柔性结构，在各个工程领域已得到了广泛的应用，然而目前关于加筋土工作机理的认识还很不成熟，其设计和计算理论还相对落后于工程实践。现行加筋挡土墙设计方法多为基于极限平衡状态下的强度计算和稳定验算，没有考虑地基加筋挡土墙变形以及地基土参数的作用，这些都影响着加筋挡土墙的推广和应用。本文首先对加筋挡土墙结构的研究现状做了总结和回顾，然后针对加筋挡土墙的加筋机理、设计方法和计算理论进行了研究，主要内容有：(1)利用直剪试验、拉拔试验和叁轴试验深入研究加筋土的加筋机理和筋土界面摩擦特性。通过交叉分析不同加筋材料与不同填料共同作用下的应力变形特征，分析筛选具有良好适配性的加筋、填料组合，为加筋挡土墙的设计服务。(2)通过离心模型试验模拟加筋挡土墙实际工作性状，研究加筋挡土墙的变形以及加筋长度、间距、刚度等各种因素变化对加筋挡土墙工作性状的影响。(3)通过有限元程序分析加筋挡土墙变形影响因素，并给出这些影响因素取值的合理范围推荐值。同时研究发现地基土参数对加筋挡土墙性状有着不可忽视的影响。结合前述章节研究内容，提出了基于变形并考虑地基影响的加筋挡土墙设计方法。并提出了一些控制变形的方法。(4)在等效附加应力的基础上，提出了土体内插加筋单元的计算方法。这种方法的基本原理是将土体与筋带独立划分单元，不考虑筋带单元的节点重迭，这些节点的位移变量为基本变量。在筋带节点位移的土体单元内部设置与筋带节点数目相同的土体附加节点，这些节点的位移由包含相应节点的土体单元的位移插值得到。在土体附加节点与筋带之间建立接触面的单元将力传到筋带，而筋带的一端是连接在混凝土面板挡墙上的，从而建立了土—筋带—面板挡墙联合作用的有限元模型。并结合有限元模型分析，对加筋挡土墙设计参数进行研究。(5)最后对全文所作工作进行总结，并指出本文工作的一些不足之处，以及今后需要进一步研究的方向。
张超[9]2007年在《桩承加筋土复合地基的模型试验研究》文中研究表明对现有文献中桩承加筋土复合地基相关理论和设计参数的确定方法进行总结。进行16组静力加载模型试验研究桩承加筋土复合地基受力工作特性，分析不同桩间距、加筋层数、加筋体铺设位置、垫层厚度对桩承加筋土复合地基沉降，加载稳定性，桩土应力比，桩身轴力，土工格栅张拉力，软土孔隙水压力等的影响。讨论当土工布与土工格栅联合使用时，土工布铺设位置对复合地基沉降的影响。进行简单加一卸载试验，研究循环荷载作用下，土工格栅的使用对复合地基工后沉降的影响。使用Plaxis7.2 2D有限元软件，对模型试验过程进行模拟，将有限元计算结果与试验结果进行对比，检验试验数据，验证模型试验得出的主要结论。根据试验结果，对国外文献中6种桩承加筋土复合地基加筋体最大张拉力计算方法进行了比较、讨论。在总结前人研究的基础上，结合模型试验结论，提出了使用简化计算方法进行桩承加筋土复合地基初步设计的步骤，并对使用桩承加筋土复合地基带来的经济效益进行了简单分析。
李勤民[10]2008年在《格栅加筋土挡墙弹粘塑性动力有限元分析》文中认为加筋土挡墙是由面板、填料、筋材等组成的复合结构,近年来已广泛应用于公路、水运、水利、铁路等各类土建工程的支挡结构中,取得了极为广泛的经济效益、社会效益和环境效益。尽管如此,目前关于土工加筋结构的工作机理尚未得到清楚的认识,设计理论与方法还远远落后于工程实践,缺乏严密的分析理论与计算方法。另外,作为高分子聚合物的合成材料,各种土工合成材料在一定的环境温度条件下和在拉力的长期作用下往往表现出比较明显的蠕变特性粘性效应。然而考虑加筋材料的蠕变特性,土工加筋结构的长期变形特性及其工作机理更缺乏系统而深入的探讨。因此,本文以格栅加筋土挡墙这种结构作为研究对象,通过复合材料理论中的自洽理论,把格栅和一定厚度的土体视为复合材料,不考虑土工格栅与土体的相互滑移,从而也解决了筋材无厚度问题,这样对加筋土数值计算带来方便。通过这种复合材料的方法,可以把格栅的蠕变特性通过转化为筋土复合材料弹粘塑性问题来进行分析。本文在分析加筋土挡墙国内外研究动态所取得的研究成果的基础上,采用理论分析和数值模拟方法,开展格栅加筋土挡墙结构特性和破坏机理研究。论文的主要工作和结论如下:(1)对加筋土理论研究中普遍关心的筋—土相互作用机制和加筋土的分析理论等问题的研究成果进行了回顾;对加筋土挡墙破坏模式进行了分析;对加筋土挡墙结构稳定性分析的主要内容及主要的分析方法进行了分析比较(2)通过对材料的流变理论介绍,对土和土工格栅的流变本构方程及力学模型中常用的线性粘弹塑性模型理论进行讨论,并对土和土工格栅的粘弹性、粘塑性以及粘弹塑性叁种非线性流变特性进行分析,进而对土和土工格栅非线性蠕变变形的类型进行说明,最后讨论流变问题求解方法。(3)分析讨论了土体弹塑性本构模型;基于不同屈服准则,推导了用于数值分析的土体弹塑性本构矩阵。根据格栅加筋土挡墙的结构特点引入了“应变相容”的基本概念,作为格栅加筋土挡墙强度分析中筋-土相互作用的模型和基础;然后基于复合材料理论和自洽方法导出了筋土复合材料的弹性矩阵;最后分析了筋土复合材料变形和破坏过程,推导了能同时适用于筋土复合材料变形和破坏过程的前叁个阶段的屈服准则。(4)根据土体及筋土复合材料本构模型,编制了适用于平面问题和轴对称问题的弹塑性有限元动力数值分析程序,对台阶式加筋土挡墙进行了分析。数值分析全面地反映了加筋土挡墙的位移、应力、筋带拉力及塑性区的分布和变化规律,结果吻合较好,证明了本文数值分析方法的正确性和可靠性。(5)通过对土工格栅和土蠕变本构关系的分析,基于第四章介绍的复合材料理论,推导出加筋土的蠕变本构关系,并且采用增量-迭代法来解决加筋土的二维流变问题。采用ABAQUS有限元软件来求解考虑土工格栅蠕变特性的筋土挡墙的位移、应力、筋带拉力及塑性区的分布和变化规律,最后和没有考虑土工格栅蠕变特性的数值计算作对比。通过计算表明筋材的蠕变影响在工程中不能忽略的。
参考文献：
[1]. 土工合成材料在斜坡高填方路堤中的应用研究[D]. 王峰. 中南大学. 2008
[2]. 高速公路拓宽路基加筋边坡稳定性数值模拟与实验分析[D]. 贾圣东. 重庆交通大学. 2008
[3]. 加筋土筋土界面特性研究[D]. 吴春波. 重庆交通大学. 2008
[4]. 土工格栅加筋路堤边坡结构性能研究[D]. 季大雪. 大连理工大学. 2004
[5]. 预应力加筋土挡墙试验研究与数值分析[D]. 杨立伟. 中南大学. 2006
[6]. 双绞合六边形钢丝网加筋土挡墙设计理论与试验研究[D]. 黄向京. 中南大学. 2010
[7]. 土工格栅减小软基路面车辙的应用研究[D]. 刘丹. 重庆交通大学. 2010
[8]. 加筋挡土墙关键技术研究[D]. 贺会团. 南京水利科学研究院. 2007
[9]. 桩承加筋土复合地基的模型试验研究[D]. 张超. 浙江大学. 2007
[10]. 格栅加筋土挡墙弹粘塑性动力有限元分析[D]. 李勤民. 重庆交通大学. 2008
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