加筋砂土挡墙极限荷载的上限解

室内模型试验结果表明加筋砂土挡墙的破坏模式可以简化为双楔形体形式.以此为依据,构建了对应破坏模式的速度场.基于传统的塑性极限分析上限定理,考虑面板刚度影响,分别推导了前加载和后加载条件下的加筋砂土挡墙的极限荷载上限解的计算公式,并提出了采用序列二次规划法(SQP)对导出公式进行优化求解的计算方法.利用建议的公式和方法对加筋砂土挡墙的极限荷载上限解进行了系列性的计算,并将计算结果与模型试验结果进行了比较全面的比较.结果表明:利用该上限解计算方法所获得的加筋砂土挡墙极限荷载与模型试验结果一致性良好.另外,所提出的上限解计算方法还可以比较准确地反映加筋层数以及面板刚度变化对加筋砂土挡墙极限荷载的影响.

加筋砂土挡墙筋材层数影响的有限元分析

利用非线性弹塑性有限元对具有不同筋材层数砂土挡墙的模型试验结果进行了系列性的模拟与分析。有限元解析采用了基于修正塑性功砂土的硬软化弹塑性本构模型,它可以同时考虑砂土强度的各向异性、应力水平相关性、剪切应变局部化特性以及应力路径效应等。研究结果表明,利用这种较高精度的有限元解析方法对加筋砂土挡墙的变形破坏进行分析,不仅能较好地模拟加筋砂土挡墙基础底面的平均压力与沉降之间的关系,同时也能较好地再现筋材层数变化对加筋砂土挡墙承载力与变形的加筋加固影响。虽然本文所分析的各种工况中加筋材的抗拉总刚度(或总重量)不变,但随着所划分筋材层数的增多,加筋砂土挡墙的承载力明显增大。另外,利用以上建议的有限元方法也能合理地模拟不同层数加筋砂土挡墙的剪切带发生发展状况、加筋材的拉力、面板的水平土压力分布、以及加筋砂土挡墙的渐进性变形破坏特性,从而为定量化地把握和理解加筋砂土挡墙中筋材层数的变化影响和加固效果提供了一个有效的途径。

加筋砂土挡墙承载力及渐进性变形破坏的有限元分析方法

为开发一种可以合理模拟加筋砂土挡墙承载力及渐进性变性破坏特征的数值分析方法,利用可考虑应变局部化的非线性弹塑性有限元法对一系列的加筋砂土挡墙模型试验结果进行从小变形到破坏的全过程数值分析。有限元分析中,砂土的本构关系采用基于修正塑性功的硬化–软化弹塑性模型,该模型引入应变局部化参数S用以描述砂土单元峰值以后的局部剪切破坏效果。模型试验结果与有限元计算结果比较表明:建议的非线性弹塑性有限元分析不仅可以较好地模拟分析加筋砂土挡墙基础底面的平均压力与沉降之间的关系,而且也能合理地模拟加筋砂土挡墙基础的剪切破坏的发生与发展状况、筋材的拉力以及挡墙面板的水平土压力分布等,它可以定量化地分析加筋砂土挡墙的渐进性变形破坏特征以及条带加筋材料的加固机制。

加筋砂土挡墙面板刚度效果的数值分析

为了对加筋砂土挡墙面板的刚度效果有一个合理、定量的把握,利用非线性硬化-软化弹塑性有限元方法对相关的一系列室内模型试验结果进行了系统全面的数值分析。有限元解析中所采用的砂土本构模型是以修正塑性功为基本状态量的弹塑性硬软化模型,该模型可以较为精确地模拟砂土的应力路径效应。结果表明,利用这种较高精度的有限元方法对加筋砂土挡墙的变形破坏进行解析,不仅能较好地模拟加筋砂土挡墙基础底面的平均压力与沉降之间的关系,同时也能较好地再现由于面板刚度变化对加筋砂土挡墙基础的承载力以及渐进性变形破坏的影响。随着面板刚度的增加,面板对剪切带的抑制作用将随之增加,具体表现在砂土围压σ3增大所带来的砂土强度σ1的提高,进而使得加筋砂土挡墙的峰值承载力也随之增大。

全高刚性直立面板型加筋砂土挡墙极限承载力的影响因素敏感性分析

基于传统的塑性极限分析上限定理,利用序列二次规划法(SQP),分别计算了筋材铺设长度、筋材拉力、加筋层数、砂土内摩擦角、砂土重度、挡墙高度共6种影响因素作用下具有全高刚性直立面板型加筋砂土挡墙的极限承载力。根据正交分析方法,给出了各个因素的敏感性顺序。结果表明:加筋层数和筋材拉力对加筋砂土挡墙极限承载力的影响最为显著。因此,选用高强度加筋材料并加密布筋间距(即增大加筋层数),是提高全高刚性直立面板型加筋砂土挡墙承载力的有效措施。

条带式带齿加筋砂土挡墙的模型试验

在提出条带式带齿加筋的基础上,进行了一系列条带式带齿加筋砂土挡墙的室内模型试验,测试了墙面板水平位移、齿筋侧向土压力,并利用高倍数码摄像机拍摄了加载过程中挡墙侧面土体的变形特征以及渐进破坏过程,研究了这种加筋形式挡墙的承载力和工作机理,提出了破裂面的具体形式.试验结果表明:与传统的水平加筋形式相比,条带式带齿加筋可以较大幅度地提高挡墙承载力、抑制挡墙变形.

加筋土挡墙极限荷载及墙面横向位移的模型试验研究

为了研究加筋层数、筋带长度以及筋带形式对加筋土挡墙顶部荷载和墙面板横向位移的影响,进行了多组加筋砂土挡墙的室内模型试验,筋带材料为牛皮纸,加筋层数为1～4,筋带长度为30～70cm,筋带的形式有整体式、条形、方格形网孔、圆形网孔。模型实验发现当筋带为整体满布式时,加筋土挡墙顶部极限荷载随着加筋层数的增多而线性增大;当加筋层数为1层,对于整体式而言,极限荷载随着筋带长度的增长而增大,呈幂指数关系,对于筋带形式而言极限荷载按筋带形式的不同由大到小的排序为方格网形、圆孔网形、条式形、整体满布形,墙面板横向位移则是按以上顺序由小到大排列。本次模型试验墙面板的位移表现为绕墙角向外的转动和向外的平动,得到的加筋土挡墙顶部极限荷载方程可用来估算无筋土挡墙顶部的极限荷载。