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土工格栅加筋土陡边坡路堤有限元分析

澳门太阳集团2007网站:admin  发布时间:2016-08-09  点击:1426

采用了非线性有限元对土工格栅加筋土陡坡进行有限元分析,并与现场试测 结果进行对比,研究其工作特性及作用机理。有限元建模如图11.8和图11.9 所示。


11. 9测试断面几何模型和土性分布


11.4.1加筋土陡坡垂直土压力特征

11.10和图11.11GDK141+742断面填土高度分别到达墙顶和路肩时 的垂直应力分布云图。

Mini1 /

11. 10 GDK141+742断面填筑至挡土墙顶面标高时垂直应力分布


 



11.11 GDK141+742断面填筑至路肩时垂直应力分布


 

11.12?图11.15为陡坡竣工时不同测试位置处的垂直条应力分布规律。 分析现场测试、有限元计算、理论计算值得到的挡墙内土压力分布变化规律, 得到了如下的结论:

1) 有限元计算结果和理论计算结果数值接近,说明采用的数值分析可信,可 应用有限元法分析研究拉筋土挡墙内的土压力分布变化规律#

2) 对于同一高度处的路基中心、左右碴肩下垂直土压力数值并不一致,右碴 肩下垂直土压力数值偏大。

财边舰离./m

11.12 GDK141+742断面315. 07标高处垂直土压力



 


 

距左边坡距离/m


 

11.13 GDK141+742断面317_ 67标高处垂直土压力

距左边坡距离/m

11.14 GDK141 + 742断面319. 67标高处垂直土压力


 

至左边坡距离/m

11.15 GDK141+742断面321. 37标高处垂直土压力



 

1) 施工期间不同层位处的侧向土压力随墙顶填土高度的增加而增大,土压力 增长速率随填土高度增加而减小。这主要是由于随着填土高度的增加,墙面逐渐 发生水平变形而导致侧向土压力减少之故。

2)


各断面实测侧向土压力较小,远小于有限元计算结果。

3) 侧向土压力沿墙高呈非线性形式分布。最大值发生在墙高的1/3?1/2处。

11.4.3  土工格栅拉筋变形特征

11. 17?图11. 20GDK141+742测试断面不同层位的拉筋应变沿筋长 的分布规律。

由图中实测结果和有限元结果显示:

1) 有限元计算结果显示拉筋应变沿筋长逐渐递减。从实测拉筋应变的分布 规律可以看出:拉筋应变沿筋长方向呈双峰值分布,第一个峰值靠近坡面,而第二 个峰值远离坡面。由于边界条件、施工过程的复杂性和随机性、土体自重和填土对 拉筋的摩阻力等作用的共同影响,筋土之间的作用力比较复杂。

2) 测试断面各层拉筋的实测应变范围:在黏性土填料中土工格栅短筋的实测 应变范围在0.12%?1. 2%之间。在砂烁石填料中土工格栅长筋的实测应变范围 在0. 22%?0. 62%之间。由此推算,土工格栅的实际受力均远小于设计数值,同

距左边坡距离/m


 

文本框: %/當囊11.17 GDK141+742断面313. 57标高处拉筋应变

6 8

距左边坡距离/m


 

11.18 GDK141+742断面316. 27标高处拉筋应变

4                     6                     8

至左边坡的距离/m


 

11.19 GDK141+742断面318. 97标高处拉筋应变


sa舰离/m

11. 20 GDK141+742断面321. 67标髙处拉筋应变


 

文本框: oxcii时在这个低数值拉力下发生的蠕变变形很小。因此,工程中可以不考虑加筋土挡 墙土工格栅拉筋的蠕变变形。另一方面也说明了该挡墙具有较好的整体稳定性。

11.4.4坡面水平变形特征

随路堤填筑高度的增加,在巳填筑部分中会引发侧向水平变形。对于无加筋 的普通路堤边坡、可通过刷坡来保证边坡的坡率i而相对于加筋土式边坡则无法进 行刷坡处理,因此对加筋土边坡此类土工结构应严格控制其坡体的变形问题。

为保证加筋土睦坡的工程性能,在左侧坡面上布置了边桩以进行移观测,如 图11. 2所示。

11. 21为有限元计算的坡面水平变形云图,图11. 22为测试水平变形和计 算结果。

144 ++ +4 -+T T+ -W W W 44 -?-+ 4-+ 4-+ +4 ?*?+ 4-+ -*-t -t-+ -*-+■ -*-t- -t-t -?-r -m- -t-r -r+ +4 ■

结果显示:加筋土陡坡坡面最大水平变形大约发生在坡角以上2. Om其值为 陡坡高度的0. 2%左右,不影响结构的稳定性和边坡坡率。

文本框: S/鲥崦瑯渔文本框: S/鲥崦瑯渔


11. 5

根据有限元数值分析和现场原型试验观测结果,该土工格栅加筋土陡坡设计 合理,结构受力和位移完全满足强度、稳定、变形和安全要求,并得出如下结论:

1)         基底地基垂直应力可采用按散体材料的h理论计算,受填料内加 筋影响,沿拉筋方向有均布趋势。同一高度处的加筋土陡坡路基中心、左、右碴肩 下垂直土压力数值并不一致,边坡右侧碴肩下非加筋土体的垂直土压力数值偏大, 其余各点测试结果与有限元计算值和理论结果相接近。加筋体内土中垂直土压力 实测结果与&理论计算值基本一致,受拉筋对竖向力的扩散作用影响,土 压力有沿拉筋方向均布的趋势,实测边坡构造筋处有较大的竖向应力。从实测值 和FEM理论分析结果表明加筋后在路堤边坡坡脚产生了应力集中现象,进行拉 筋设计和面板基础设计时应予考虑,避免底层拉筋断裂或面板基础下沉过大。

2)         陡坡底部的重力式挡土墙侧向土压力随墙顶填土髙度的增加而增大,土压 力增长速率随填土高度增加而减小。实测侧向土压力远小于有限元计算结果。侧 向土压力沿墙高呈非线性形式分布,最大值发生在墙高的1/3?1/2处。

3)       实测拉筋变形受施工第一层填土(0.3m)时影响较大,后期变形较小。加

筋体整体性较好,有限元计算结果显示拉筋应变沿筋长逐渐递减,但沿筋长方向拉 筋变形表现为多峰值现象,表明陆边坡路堤内有沿多个滑弧滑动的趋势,假设各加 筋层的峰值连线为潜在滑动面,最外一条潜在滑动面与设计时采用的最危险滑弧 一致,采用条分法进行设计分析是合理的。

4)边坡坡面侧向水平变形较小,沿边坡高度变化规律性不明显,但整体而言, 从下到上,变形逐渐增大,符合一般边坡的变形规律。


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