文克爾假定的土工格室加筋體受力分析

介紹土工格室這種新型材料,并比較土工格室和土工格柵及土工布的加筋機理,前者是三維的,而土工格柵和土工布是二維的(平面的),所以土工格室具有一定抗彎性,能分散上部結(jié)構(gòu)的豎向應(yīng)力。

本文主要通過對格室片材拉伸以及焊縫處剪切試驗,對土上格室加筋地基結(jié)構(gòu)性能的究,證明了格事片材焊縫處剪切強度與片材本身強度相差無幾,但撕裂強度遠(yuǎn)小于其片材強度.因此,焊縫處撕裂強度為控制土工格室能否發(fā)揮其性能的主要指標(biāo),應(yīng)當(dāng)保證撕裂強度在滿足范圍之內(nèi).

在土工格室處理軟土路基加固機制研究的基礎(chǔ)上,針對土工格室加筋體的受力變形特點,將格室體視為置放于winkler地基上的連續(xù)長梁,基于傳統(tǒng)的彈性地基梁理論,建立考慮水平摩阻力影響的土工格室加筋體的撓曲變形微分方程,并給出其冪級數(shù)解答,從而得到了土工格室加筋體在集中荷載作用下的變形計算方法,為土工格室加固處理后的軟土路基沉降計算提供了依據(jù)。理論與試驗結(jié)果對比分析表明,在格室體變形分析中不計水平摩阻力的影響將夸大格室體在荷載作用下的豎向變形,計入水平摩阻力影響后理論與實測曲線吻合更好。

介紹了土工格室的概念,闡述了土工格室在加固軟土地基、路堤邊坡防護、擋土墻及其江湖圍堰、沙漠地區(qū)筑路、處理橋頭跳車等方面的應(yīng)用情況,并分別給出了應(yīng)用實例加以論證,應(yīng)用效果良好。

在線彈性范圍內(nèi),根據(jù)均勻化理論,結(jié)合有限元方法預(yù)測了土工格室加筋層等效彈性模量.通過將不同的方法計算出的彈性模量與復(fù)合地基試驗資料對比,證實了采用均勻化理論分析土工格室的彈性模量是可行的.

1.名詞概念: 土工格室： 土工格室是目前國內(nèi)外較為流行的一種新型的高強度土工合成材料，它是由強化的hdpe 片材料，經(jīng)高強力焊接而形成的一種三維網(wǎng)狀格室結(jié)構(gòu)。具有伸縮自如，運輸可縮疊，施工 時可張拉成網(wǎng)狀，填入泥土、碎石、混凝土等松散物料，構(gòu)成具有強大側(cè)向限制和大剛度的 結(jié)構(gòu)體。具有材質(zhì)輕、耐磨損，化學(xué)性能穩(wěn)定、耐光氧老化、耐酸堿等特性。由于它較高的 側(cè)向限制和防滑，防變形、有效的增強路基的承載能力和分散荷載作用，目前被廣泛地用于： 墊層、穩(wěn)固鐵路路基、穩(wěn)固公路軟地基處理、管道及下水道的支撐結(jié)構(gòu)、防止滑坡及受載重 力的混合式擋墻、沙漠、海灘和河床、河岸的治理等。 土工格柵： 土工格柵是由用聚丙烯、聚氯乙烯等高分子聚合物經(jīng)熱塑或模壓而成的二維網(wǎng)格狀或具 有一定高度的三維立體網(wǎng)格屏柵。具有強度大、承載力強、變形小、蠕變小、耐腐蝕、、摩 擦系數(shù)大、壽命長、施工方

橡膠砂作為輕質(zhì)耗能填料在土木工程中應(yīng)用越來越廣泛,土工格室加筋可提高橡膠砂的抗剪強度和整體穩(wěn)定性.針對關(guān)于橡膠砂或加筋橡膠砂動力特性的認(rèn)知缺乏的現(xiàn)狀,通過大尺寸循環(huán)單剪試驗研究了橡膠砂分別在有無土工格室加筋情況下在水平循環(huán)荷載作用下的滯回特性.獲得了加筋和非加筋橡膠砂的滯回曲線、動剪模量曲線和阻尼比曲線,并應(yīng)用stokeo-darendeli模型對橡膠砂動力特性進(jìn)行擬合,得到了加筋和非加筋橡膠砂的動力特性參數(shù).基于對比分析,揭示了土工格室對橡膠砂動力特性影響的規(guī)律與機理.試驗結(jié)果表明:①土工格室加筋能限制橡膠砂中剪切帶的發(fā)展,使得橡膠砂在大應(yīng)變下的滯回曲線反s形特征減弱、阻尼比增大;②由于網(wǎng)兜效應(yīng)引起顆粒接觸法向應(yīng)力增大,土工格室加筋使橡膠砂動剪模量增大,且隨著橡膠含量的增高而增大愈明顯;③土工格室的加入降低了循環(huán)加載次數(shù)對橡膠砂動力特性的影響,并使得橡膠砂最大動剪模量隨橡膠含量和豎向壓力變化的速率減小.給出的土工格室加筋對橡膠砂動力特性影響的定量分析結(jié)果,可為后續(xù)研究和工程應(yīng)用提供參考.

為了解土工格室加筋新老路基拼接段的效果以降低差異沉降,應(yīng)用有限元程序建立了計算模型,分析了土工格室鋪設(shè)層位、模量、高度和鋪設(shè)寬度對新老路基拼接段差異沉降的影響。結(jié)果表明,加筋位置越靠近路基底部,降低路基差異沉降的效果越明顯;加筋層數(shù)多比加筋層數(shù)少效果明顯,加筋1層、3層時比不加筋時最大差異沉降分別降低了4.7%和8.4%;土工格室的模量越大、高度越大,降低路基沉降效果越明顯;對于文中試驗段,土工格室鋪設(shè)寬度為8.5m時效果最佳。

應(yīng)用marc軟件,通過模擬土工格室生態(tài)擋墻墻體、加筋層與填土的相互作用,對生態(tài)擋墻墻背的位移和應(yīng)力性狀進(jìn)行分析,并結(jié)合實體工程進(jìn)行墻背側(cè)向土壓力測試。結(jié)果表明:土工格室生態(tài)擋墻在外荷載的作用下,除了剛體位移之外,還會發(fā)生撓曲變形,具有柔性支擋結(jié)構(gòu)的特點;墻背側(cè)向土壓力隨著距墻頂距離的增大而增大;數(shù)值計算與現(xiàn)場測試得到的墻背側(cè)向土壓力變化規(guī)律一致,表明本文采用的數(shù)值模型是合理的。

傳統(tǒng)的圓弧條分法未能充分考慮加筋材料對于軟基穩(wěn)定性的影響,其計算結(jié)果偏于保守.通過對土工格室+碎石墊層處理的軟弱路基和一般加筋軟弱路基的加固機理以及破壞模式的比較分析,提出采用極限承載力概念的滑塊平衡分析法對加筋路基的穩(wěn)定性進(jìn)行分析.其工程實例計算結(jié)果表明,該方法更符合土工格室+碎石墊層處理的軟弱路基的真實可能破壞機理,是一種合理簡便的方法

運用摩擦動員理論對有限元計算結(jié)果進(jìn)行分析,結(jié)合試驗和實體工程觀測資料的對比,研究土工網(wǎng)格加筋土體的垂直應(yīng)力、水平應(yīng)力、剪應(yīng)力的變化規(guī)律以及對路堤沉降和整體穩(wěn)定性的影響.分析結(jié)果表明:加筋使土體內(nèi)部的應(yīng)力重新分布,垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力減小,剪應(yīng)力增大,摩擦動員率提高,抗剪強度有效發(fā)揮,加筋土體的受力狀態(tài)得到明顯改善;加筋后,路堤沉降和側(cè)向位移減小,其整體穩(wěn)定性、承載能力和抵抗變形的能力增強;結(jié)果還表明,土工網(wǎng)格的加筋效果優(yōu)于金屬條帶.

為了研究土工格室加筋碎石柔性基層材料的力學(xué)性能與變形機理,采用離散-連續(xù)耦合的方法對粒徑為10~20mm和20~30mm的2檔碎石和帶有級配的碎石填料,以及3種最大粒徑（nmas）分別為37.500,31.500和26.500mm的連續(xù)級配的集料碎石結(jié)構(gòu)層在加載過程中的力學(xué)性能進(jìn)行數(shù)值計算。同時對800mm/200mm（格室焊距/格室高度）,600mm/200mm和400mm/150mm這3種類型的土工格室加筋結(jié)構(gòu)層進(jìn)行力鏈分析。研究結(jié)果表明：在同一型號的土工格室下,不同填料結(jié)構(gòu)層承載能力大小排序為：級配碎石;粒徑為20~30mm的碎石;粒徑為10~20mm的碎石。當(dāng)連續(xù)級配碎石的公稱最大粒徑為31.500mm時,土工格室加筋碎石結(jié)構(gòu)層的承載能力最好。碎石結(jié)構(gòu)層加筋后,加載板正下方區(qū)域的平均應(yīng)力較未加筋時的應(yīng)力增大38.4~49.5kpa,同時傳遞到下承層中心區(qū)域的荷載減小25.9~40.0kpa,強力鏈分布明顯受到了一定的限制,強力鏈主要分布在土工格室范圍內(nèi),弱力鏈主要分布在土工格室范圍外。

介紹土工格室在道路加筋和渠道防護中的應(yīng)用和設(shè)計方法,并對土工格室的合理使用和選材提出了建議。

土工格室是一種新型土工合成材料,適用于地基加筋、墊層處理和表面防護,廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、沙漠、沼澤、灘涂、機場的軟基處理及邊坡防護。針對土工格室的特性,通過分析其在管道工程上應(yīng)用的背景和機理,闡述并探討土工格室在西氣東輸管道工程中執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求和工程實踐應(yīng)用成果。

平面應(yīng)變條件下土工格室加筋墊層的變形分析——將鋪設(shè)在軟土地基上的土工格室加筋墊層看作具有一定剛度的梁板。地基上梁板的變形計算一般以彈理論的文克爾假定為基礎(chǔ)。針對文克爾假定中不考慮水平抗力影響的問題，提出了考慮水平抗力的雙參數(shù)法，并以該法應(yīng)用于...

采用三維薄膜單元模擬筋材,研究不同筋材模量對加筋效果的影響。數(shù)值模擬表明,基床加入格室后,沉降明顯降低,符合測試結(jié)果的規(guī)律。與現(xiàn)場試驗相比,利用數(shù)值分析不僅得到宏觀的沉降加筋效果,還能分析加筋材料參數(shù)的變化和鋪設(shè)在基床不同位置的效果來研究格室處治基床的規(guī)律,從而可進(jìn)一步探討格室加筋的機制。格室的存在,有效減少了基床的側(cè)向變形,改善了基床的附加應(yīng)力分布,格室模量越高,加筋效果越明顯。

應(yīng)用土工格室加固路基,施工簡便效果好,但目前對土工格室加筋土的力學(xué)特性及作用機理尚缺乏系統(tǒng)的認(rèn)識,對土工格室加筋路基的應(yīng)用技術(shù)也研究較少?；谕凉じ袷也牧咸匦约凹咏盥坊淖饔脵C理,探討了土工格室加筋墊層與軟弱地基接觸面之間剪應(yīng)力的作用效應(yīng),并對土工格室加筋路基的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了討論。

土工格室坡面由于其獨特的結(jié)構(gòu)特性,其侵蝕過程與傳統(tǒng)坡面有較大差異.本文采用變坡試驗水槽,研究土工格室坡面在坡面流作用下的侵蝕規(guī)律.分析土工格室坡面流的流動特點及其與普通坡面流的差異,揭示了坡面侵蝕量隨坡度、流量、切應(yīng)力,以及繞流雷諾數(shù)的變化規(guī)律.結(jié)果表明,坡面侵蝕量遠(yuǎn)小于無格室的坡面;坡面累計侵蝕量和繞流雷諾數(shù)之間呈良好的對數(shù)函數(shù)正相關(guān)關(guān)系;平均侵蝕率與坡度、流量、切應(yīng)力之間均呈良好的冪函數(shù)正相關(guān)關(guān)系,且流量對坡面流侵蝕率的影響大于坡度,隨著流量的增大土工格室坡面流侵蝕能力的增率增大.

為了深入了解土工格室加筋粗粒土的加筋效果,采用大型三軸試驗方法分析了土工格室對粗粒土力學(xué)特性的影響,引入加筋效果系數(shù)對粗粒土加筋效果進(jìn)行了較全面的評價,探討了加筋機理。結(jié)果表明:軸向應(yīng)變較小時,土工格室加筋效果不明顯,隨著軸向應(yīng)變的增加土工格室的加筋效果才比較明顯。土工格室的各項加筋效果系數(shù)在不同圍壓下均大于1。土工格室不僅直接對格室單元內(nèi)的土體進(jìn)行加固,還間接地加固約束土工格室復(fù)合結(jié)構(gòu)體附近的土體。

為了探明土工格室加筋土的補強機理,為其合理的工程設(shè)計和應(yīng)用提供理論上的依據(jù),通過三軸剪切試驗對土工格室加筋土的強度特性進(jìn)行了研究,并與筋材平鋪加筋土的強度特性作比較。試驗結(jié)果分析表明,用土工格室作為加筋材料,可以顯著提高土體的抗剪強度,且其抗剪強度高于筋材平鋪加筋土;加筋方式、加筋密度等對應(yīng)力—應(yīng)變曲線形狀影響較大;要使土工格室加筋土強度得以充分發(fā)揮,需要較大的應(yīng)變;在加筋率相同且格室平面尺寸也相同的條件下,土工格室高度較小的多層土工格室,其加筋土(復(fù)合體)的抗剪強度有所增大、整體性將會增強。

土工格室柔性擋墻施工技術(shù)及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn) （一）施工準(zhǔn)備 1、購進(jìn)的土工格室材料必須有出廠合格證和檢測報告，每 50002m應(yīng)隨機進(jìn)行強度指標(biāo)試驗，結(jié)果必須滿足設(shè)計要求。 2、做好場地準(zhǔn)備工作，柔性擋墻開工之前，應(yīng)清理擋墻墻址及 需用的場地，鏟除有機雜質(zhì)和樹根草叢并碾壓平整，合理布置堆料 場地。考慮降水豐富，受地面積水和土質(zhì)不良地段的影響，開工前 還要在墻址外圍開挖排水溝作為臨時排水設(shè)施。柔性擋墻作為路塹 墻時，需要向坡體方向超挖墻體厚度的土體。按照設(shè)計圖紙要求， 進(jìn)行放線，開挖邊坡。坡面線應(yīng)滿足擋墻施工要求，禁止侵占柔性 墻體建筑空間。應(yīng)做好施工場地內(nèi)的防排水工作，降雨發(fā)生時，嚴(yán) 防場地以外水進(jìn)入工作面，保證場地內(nèi)部水能及時排出，必要時進(jìn) 行覆蓋防水。邊坡挖好后，隨即進(jìn)行基底承載力檢測。 3、精確測定擋墻墻址處的路基中心線、基礎(chǔ)主軸線、墻頂軸 線、擋墻起訖點和橫斷面。 4、熟悉設(shè)計文件

高強土工格室施工工藝 土工格室是用于沙漠、海灘筑路、鐵路、高速公路軟土地基、高填土、膨脹土、鹽漬 土等處理，以及橋臺加固、河道、防洪圍堰的修筑等?？蓪崿F(xiàn)較高的基體承載力，防止不 均勻沉降，效果明顯。是目前國內(nèi)外較為流行的一種土工合成材料高端產(chǎn)品。 高強土工格室是在普通格室的基礎(chǔ)上，保留其結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，針對普通格室抗拉強度低、 延伸率大、過于柔軟、施工不方便等缺點，提高了抗拉強度，降低了延伸率，增強了格室 剛度。在工程應(yīng)用中高強、低延伸的特性，充分抑制了基體滑動范圍，由于高強格室的剛 性特征，實現(xiàn)了機械化施工。改變了普通格室施工現(xiàn)場鋪筑時人工填筑格室的被動做法， 給施工單位解決了工期緊、填筑人力缺的矛盾。 一、布設(shè)土工格室前的準(zhǔn)備： 1、按施工規(guī)范要求，平整并碾壓路基至需要的壓實度。 2、制造竹、木楔（φ3-5cm、長度30cm）。 二、布設(shè)及掛網(wǎng) 1、軟基、壩式路基布設(shè) a將格室張