網(wǎng)格狀帶齒加筋體筋-土界面特性及其三維細(xì)觀機(jī)理研究中文摘要

筋-土界面特性是加筋土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對(duì)界面特性進(jìn)行合理預(yù)測(cè)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是如何揭示筋-土界面內(nèi)局部變形場(chǎng)的變化特征，而目前的研究方法無(wú)法測(cè)得內(nèi)部的三維變形特性。申請(qǐng)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(diǎn)，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(xiàng)目擬采用試驗(yàn)、數(shù)值模擬和理論分析三種方法對(duì)其界面作用機(jī)理進(jìn)行研究。主要內(nèi)容：以透明土為試驗(yàn)介質(zhì)，借助拉拔試驗(yàn)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(chǎng)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(yàn)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(jī)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(duì)闡明筋-土作用機(jī)理及指導(dǎo)加筋結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)，具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。

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(wèn)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(diǎn)，其筋土界面特性是加筋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對(duì)界面特性進(jìn)行合理預(yù)測(cè)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是如何揭示筋-土界面內(nèi)局部變形場(chǎng)的變化特征。本項(xiàng)目針對(duì)網(wǎng)格狀帶齒加筋體的筋-土界面特性開(kāi)展了系統(tǒng)研究。借助平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)，分析了齒筋效應(yīng)對(duì)加筋體的強(qiáng)度的影響，并借助顆粒流模擬揭示了齒筋的細(xì)觀作用機(jī)理。針對(duì)網(wǎng)格狀加筋體的動(dòng)力變形特征，探討了圍壓、循環(huán)荷載條件及加筋間距對(duì)殘余變形的影響。開(kāi)展了網(wǎng)格狀帶齒加筋體拉拔試驗(yàn),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(duì)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(lái)模擬網(wǎng)格狀帶齒加筋體的拉拔試驗(yàn)，并進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，建立了加筋體拉拔界面作用細(xì)觀模型。通過(guò)對(duì)拉拔過(guò)程顆粒位移、接觸力、孔隙率、配位數(shù)等參量的監(jiān)測(cè)，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(chǎng)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(diǎn)，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

本項(xiàng)目擬分別對(duì)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(yàn)，同時(shí)進(jìn)行隨機(jī)地震荷載作用下加筋黃土動(dòng)三軸試驗(yàn)，研究加筋黃土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系及其強(qiáng)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(dòng)、靜本構(gòu)模型及其參數(shù)；通過(guò)黃土地基的動(dòng)、靜模型試驗(yàn)研究在靜力和地震動(dòng)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(diǎn)分析加筋黃土在不同加筋方式下的加筋機(jī)理及其破壞特征。最后，把試驗(yàn)中獲得的加筋黃土動(dòng)、靜本構(gòu)模型和參數(shù)引入實(shí)際地基工程進(jìn)行動(dòng)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(yàn)相對(duì)比，對(duì)加筋黃土的本構(gòu)模型進(jìn)行驗(yàn)證。本項(xiàng)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(huì)產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，同時(shí)，能使加筋土技術(shù)能在地震區(qū)得到合理運(yùn)用，具有極其重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)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(gè)空間體系,通過(guò)大量的三軸壓縮試驗(yàn)、拉拔試驗(yàn)、地基承載力試驗(yàn)和擋墻模型試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)立體加筋可以顯著地提高加筋土體的強(qiáng)度和極限承載力，增強(qiáng)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(shí)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(qiáng)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