網(wǎng)格狀帶齒加筋體筋-土界面特性及其三維細(xì)觀機理研究

土工合成材料可以有效的解決工程邊坡穩(wěn)定、沉降變形等問題，因此在工程中應(yīng)用非常廣泛。網(wǎng)格狀帶齒加筋是一種新型的土工加筋技術(shù)，汲取了傳統(tǒng)網(wǎng)格狀與條帶式帶齒加筋的優(yōu)點，其筋土界面特性是加筋結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)。對界面特性進(jìn)行合理預(yù)測的一個關(guān)鍵點是如何揭示筋-土界面內(nèi)局部變形場的變化特征。本項目針對網(wǎng)格狀帶齒加筋體的筋-土界面特性開展了系統(tǒng)研究。借助平面應(yīng)變試驗，分析了齒筋效應(yīng)對加筋體的強度的影響，并借助顆粒流模擬揭示了齒筋的細(xì)觀作用機理。針對網(wǎng)格狀加筋體的動力變形特征，探討了圍壓、循環(huán)荷載條件及加筋間距對殘余變形的影響。開展了網(wǎng)格狀帶齒加筋體拉拔試驗,分析了法向應(yīng)力、砂墊層厚度、齒筋高度、橫肋間距四因素對加筋體極限拉拔力的影響，從宏觀角度揭示了筋-土界面間的力學(xué)特性。應(yīng)用以離散元法為基礎(chǔ)的顆粒流軟件來模擬網(wǎng)格狀帶齒加筋體的拉拔試驗，并進(jìn)行二次開發(fā)，建立了加筋體拉拔界面作用細(xì)觀模型。通過對拉拔過程顆粒位移、接觸力、孔隙率、配位數(shù)等參量的監(jiān)測，從微觀角度分析了網(wǎng)格狀帶齒加筋體筋-土界面的力學(xué)特性和接觸面變形場的發(fā)展規(guī)律。依據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果得出齒筋的受力特點，并在考慮了齒筋側(cè)阻力與筋材應(yīng)變關(guān)系的基礎(chǔ)上建立了極限拉拔力模型。 2100433B

筋-土界面特性是加筋土結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)。對界面特性進(jìn)行合理預(yù)測的一個關(guān)鍵點是如何揭示筋-土界面內(nèi)局部變形場的變化特征，而目前的研究方法無法測得內(nèi)部的三維變形特性。申請者首先提出了一種新型網(wǎng)格狀帶齒加筋體，其不僅汲取了傳統(tǒng)水平網(wǎng)格狀筋材的優(yōu)點，而且由于齒筋的存在可增加側(cè)阻力，能有效改善筋-土界面特性。為此，本項目擬采用試驗、數(shù)值模擬和理論分析三種方法對其界面作用機理進(jìn)行研究。主要內(nèi)容：以透明土為試驗介質(zhì)，借助拉拔試驗分析筋-土界面的力學(xué)特性，采用三維圖像分析技術(shù)揭示筋-土接觸面內(nèi)局部變形場的形成規(guī)律；應(yīng)用離散元方法系統(tǒng)分析筋-土接觸界面效應(yīng)的形成和發(fā)展規(guī)律；結(jié)合試驗和數(shù)值模擬結(jié)果，將三維細(xì)觀特性與力學(xué)行為相結(jié)合，進(jìn)一步揭示筋-土間的相互作用機理，并建立網(wǎng)格狀帶齒加筋體的界面力學(xué)模型。研究成果將拓展和豐富加筋體系，對闡明筋-土作用機理及指導(dǎo)加筋結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計，具有重要的理論意義和工程實用價值。

本項目擬分別對加筋黃土試樣在自行改進(jìn)的大三軸剪切儀上進(jìn)行試驗，同時進(jìn)行隨機地震荷載作用下加筋黃土動三軸試驗，研究加筋黃土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系及其強度特性，以獲得較合理的加筋層間距和加筋位置，建立加筋黃土的動、靜本構(gòu)模型及其參數(shù)；通過黃土地基的動、靜模型試驗研究在靜力和地震動力作用下加筋黃土地基中的應(yīng)力、應(yīng)變和破壞變形規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，利用彈塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)等觀點分析加筋黃土在不同加筋方式下的加筋機理及其破壞特征。最后，把試驗中獲得的加筋黃土動、靜本構(gòu)模型和參數(shù)引入實際地基工程進(jìn)行動力和靜力有限元分析，研究加筋和未加筋地基在靜力和地震作用下的應(yīng)力和變形規(guī)律，和模型試驗相對比，對加筋黃土的本構(gòu)模型進(jìn)行驗證。本項目的研究成果將為加筋土技術(shù)在黃土地區(qū)的推廣使用將會產(chǎn)生很大的經(jīng)濟效益和社會效益，同時，能使加筋土技術(shù)能在地震區(qū)得到合理運用，具有極其重要的理論意義和現(xiàn)實意義。 2100433B

立體加筋,是在傳統(tǒng)的水平筋材上布置各種形狀的豎向筋材,構(gòu)成一個空間體系,通過大量的三軸壓縮試驗、拉拔試驗、地基承載力試驗和擋墻模型試驗，發(fā)現(xiàn)立體加筋可以顯著地提高加筋土體的強度和極限承載力，增強筋材-土體的界面特性，限制不利變形。

立體加筋和土工格室等都是三維的加筋方式，但是立體加筋的具體實現(xiàn)形式更加多種多樣。2100433B

砌體加筋，就是磚砌體與構(gòu)造柱或混凝土框架結(jié)構(gòu)相交處設(shè)置的拉結(jié)筋。

砌體加筋就是磚砌體與構(gòu)造柱或混凝土框架結(jié)構(gòu)相交處設(shè)置的拉結(jié)筋，加強墻和混凝土的整體性，提高抗震效果。也可以理解為是墻砌體與不同的鋼筋砼柱、墻交接處的拉結(jié)鋼筋。2100433B