加载条件对土拱效应影响的Trapdoor模型试验研究

土拱效应是一种土中应力的重分布现象,它是由土与土中结构物间刚度的差异而引起的。目前关于循环荷载对于土拱效应影响的研究十分有限。使用铝棒相似土代替砂土作为填料,通过自制的模型试验装置进行了土体自重、表面静荷载及循环荷载作用下的平面应变Trapdoor模型试验,利用土拱率作为土拱效应强弱的衡量指标,对比研究了不同加载条件对土拱效应的影响,并将试验所得结果与前人的研究成果进行了对比验证。结果表明,静荷载与循环荷载均会削弱已有稳定"土拱",削弱程度随荷载幅值及频率的增大而增大,随荷载作用面积的增大而减小。相同荷载水平下,循环荷载对土拱效应的削弱较静荷载更强,两者间的差异随荷载幅值的增大而减小,随荷载频率的增大而增大,且峰值荷载下的差异小于零荷载下的差异。总体而言,Evans提出的土拱率计算公式能够较好地用于土体自重及静荷载作用下的Trapdoor试验中土拱率的预测,而对于循环荷载作用下的情况,还有待对计算公式进行进一步地改进。

局部静荷载作用下加筋对土拱效应的影响

为探究局部静荷载作用下加筋对土拱效应的影响,利用铝棒相似土作为填料,设置4种不同的筋材布置方式,开展了平面应变活动门试验。试验结果表明,在自重和局部静荷载作用下,筋材的使用明显地减少了土拱的退化。与无筋情况不同,筋材的存在使得土拱在卸载阶段仍继续退化。当筋材总刚度基本相同时,垫层上、下方铺设两层筋材的方式有利于土拱的发展。另外,提出了预测不加筋活动门上方或筋材挠曲段上方由于局部静荷载引起的竖向附加应力的理论计算方法。