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基于BIM技术的加筋土边坡设计方法

路基工程 2024年

作者：李伯根胡超吕婷中铁二院工程集团有限责任公司

加筋土边坡设计主要通过二维剖面的极限平衡法确定设计参数，导致筋材设计数量与施工结果存在误差，而BIM三维设计无相关设计方法和参考实例。提出一种基于BIM的加筋土边坡设计方法，可充分考虑边坡几何形态对筋材铺设的影响，同时可自... 详细信息

加筋土边坡设计主要通过二维剖面的极限平衡法确定设计参数，导致筋材设计数量与施工结果存在误差，而BIM三维设计无相关设计方法和参考实例。提出一种基于BIM的加筋土边坡设计方法，可充分考虑边坡几何形态对筋材铺设的影响，同时可自动生成BIM三维设计模型，并根据设计成果统计相关工程数量，提高设计效率与准确性。

关键词：加筋土边坡剖面检算设计参数三维模型可视性

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加筋土边坡筋材拉力分布与分区

交通运输工程学报 2017年第6期17卷 28-35页

作者：张琬许强陈建峰薛剑峰同济大学土木工程学院上海200092 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 澳大利亚联邦大学岩土与水文地质工程研究组

基于离心模型试验成果,建立了不同坡高和坡度加筋土边坡有限元模型,采用强度折减法计算了边坡安全系数达到1.30时的筋材最大拉力;通过归一化筋材拉力和边坡高度,分析了坡高和坡度对筋材拉力沿坡高分布的影响,并结合实际加筋土边坡筋材... 详细信息

基于离心模型试验成果,建立了不同坡高和坡度加筋土边坡有限元模型,采用强度折减法计算了边坡安全系数达到1.30时的筋材最大拉力;通过归一化筋材拉力和边坡高度,分析了坡高和坡度对筋材拉力沿坡高分布的影响,并结合实际加筋土边坡筋材拉力实测数据,探讨了筋材拉力分布与分区。分析结果表明:数值计算的边坡滑动面位置和形态以及破坏时的安全系数与离心模型试验结果吻合;边坡高度对筋材拉力分布影响不大,而坡度对其影响显著,随坡度增大,筋材最大受力区域由边坡中部逐渐向底部转移;从总体筋材拉力分布来看,边坡上部1/3和下部2/3高度范围内各层筋材最大拉力之和分别占总加筋力的1/4和3/4,边坡上部所需的筋材拉力较小,若按假定筋材拉力沿坡高均匀分布的1区方法进行总加筋力的分配,会使得加筋土边坡下部的安全度降低;宜按坡度进行加筋土边坡总加筋力的分区,对于坡度不大于1.0∶1的边坡,总加筋力按高度相等的3个区分配,顶、中、底区加筋力分别为总加筋力的1/3、1/2、1/6,对于坡度为1.0∶1~2.0∶1的边坡,以其上部1/3高度为顶区,下部2/3高度作为底区,顶、底区加筋力分别为总加筋力的1/5、4/5,而对于坡度不小于2.0∶1的边坡,也等分为3个区,顶、中、底区加筋力分别为总加筋力的1/6、1/3、1/2;可收集更多的实测数据充实筋材拉力数据库,应对加筋土边坡加筋力按坡度分区方法进行进一步的完善和验证。

关键词：路基工程加筋土边坡数值分析筋材拉力离心模型坡度

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加筋土边坡稳定分析安全判据和标准研究

中国公路学报 2016年第9期29卷 1-12页

作者：陈祖煜章吟秋宗露丹韩黎明詹成明浙江大学岩土工程研究所浙江杭州310058 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310058 中国水利水电科学研究院岩土工程研究所北京100048 中国民航机场建设集团公司北京100101 中国科学院武汉岩土力学研究所湖北武汉430071

为了研究加筋结构稳定分析的安全判据和相关标准,基于库仑理论计算加筋土边坡安全系数的方法,将可靠度理论应用于目标可靠度指标为3.7、允许安全系数为1.34(较未加筋边坡的规范值略高)的一个典型算例中;并假定黏聚力c、摩擦因数f和筋材... 详细信息

为了研究加筋结构稳定分析的安全判据和相关标准,基于库仑理论计算加筋土边坡安全系数的方法,将可靠度理论应用于目标可靠度指标为3.7、允许安全系数为1.34(较未加筋边坡的规范值略高)的一个典型算例中;并假定黏聚力c、摩擦因数f和筋材强度T的变异系数分别为0.2,0.1和0.07,获得其分项系数标定值为γc=1.38,γf=1.26和γT=1.05。基于相对安全率的概念,通过改变坡高、坡度和其他材料参数对上述标定值进行普适性论证;并采用承德机场工程实例对标定值进行了验证。结果表明:分项系数的标定值与国内外相关规定接近;普适性论证中良好的回归结果证明标定的允许安全系数和分项系数值与对应的可靠度指标具有同一风险控制标准;特别需要指出的是,随着坡度的增加相应安全指数的变化是平稳的,因此人为地将结构分类为墙或边坡是没有必要的。

关键词：道路工程加筋土边坡可靠度分析相对安全率分项系数安全系数

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基于水平条分法的加筋土边坡地震稳定性分析

应用基础与工程科学学报 2018年第1期26卷 168-176页

作者：贾亮郭健姚凯兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 新加坡国立大学新加坡117576

地震作用下内部稳定性分析是加筋土边坡抗震设计的主要内容之一.考虑筋带对内部稳定性的影响,根据筋带布置水平成层特点,基于水平条分法,选用折线滑动面,建立了地震作用下加筋土边坡内部稳定性分析方法.推导出筋带拉力和所需锚固长度计... 详细信息

地震作用下内部稳定性分析是加筋土边坡抗震设计的主要内容之一.考虑筋带对内部稳定性的影响,根据筋带布置水平成层特点,基于水平条分法,选用折线滑动面,建立了地震作用下加筋土边坡内部稳定性分析方法.推导出筋带拉力和所需锚固长度计算公式;筋带所受最大拉力为线性规划最优解,借助Excel软件中＂规划求解＂命令,求得筋带所受最大拉力和对应的最危险折线滑动面.将提出的计算方法用于一工程实例,进行了筋带拉力分析,用有限元软件ADINA进行了计算对比,验证提出计算方法的合理性,表明该计算方法安全、可靠.这种方法给加筋土边坡抗震设计提供了理论依据.

关键词：加筋土边坡水平条分法动力稳定性

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地震作用下加筋土边坡滑裂面的确定方法

西南交通大学学报 2015年第1期50卷 156-160页

作者：蒋薇苏谦张晓曦周珩西南交通大学土木工程学院四川成都610031

为合理确定加筋土边坡滑裂面的位置,基于极限平衡理论,提出了地震荷载作用下加筋土边坡滑裂面确定的水平条分法.该方法假定边坡滑裂面是由若干水平滑块组成的复合滑裂面.根据地震作用下加筋土边坡的力学平衡条件,导出了与滑裂面参数有... 详细信息

为合理确定加筋土边坡滑裂面的位置,基于极限平衡理论,提出了地震荷载作用下加筋土边坡滑裂面确定的水平条分法.该方法假定边坡滑裂面是由若干水平滑块组成的复合滑裂面.根据地震作用下加筋土边坡的力学平衡条件,导出了与滑裂面参数有关的加筋土拉力的计算式;利用Mathematics求解,得到了加筋土边坡滑裂面的形状和加筋拉力.为验证方法的正确性,与现有方法确定的边坡临界滑裂面进行了比较,结果表明:边坡坡角越大,水平条分法与现有方法获得的边坡潜在滑裂面越接近;随内摩擦角和黏聚力增大,加筋土边坡滑裂面向坡体外侧移动,随地震加速度系数增大则向坡体内侧移动.

关键词：加筋土边坡水平条分法地震荷载

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加筋土边坡地震稳定性动点安全系数分析方法

岩土力学 2014年第S2期35卷 543-547,571页

作者：董士杰魏红卫中南大学土木工程学院长沙410075

对于地震作用下的土工合成材料加筋土边坡,边坡内部结构的动力响应十分复杂,按照已有的安全系数的方法评价比较困难。结合安全储备系数的原理,并考虑到水平方向和竖直方向地震荷载的共同作用,提出求解加筋土边坡地震稳定性的动点安全系... 详细信息

对于地震作用下的土工合成材料加筋土边坡,边坡内部结构的动力响应十分复杂,按照已有的安全系数的方法评价比较困难。结合安全储备系数的原理,并考虑到水平方向和竖直方向地震荷载的共同作用,提出求解加筋土边坡地震稳定性的动点安全系数时程分析方法。在理论分析的基础上,分别定义加筋土边坡土体、土工合成材料和筋-土界面的动点安全系数,并建立数值模型。根据所定义的动点安全系数,在计算过程中使用开发的计算工具对动力响应过程中的动力特性数据进行记录、计算和存储,得到加筋土边坡数值模型在地震荷载作用下的动点安全系数。分析结果表明:动点安全系数时程分析方法具有良好的工程适用性;动点安全系数时程分析方法对复杂的加筋土边坡工程进行的地震稳定性分析考虑了加筋土边坡不同结构的综合稳定性,比现有的分析方法更明确地反应出加筋土边坡工程中相对薄弱的结构,对加筋土边坡工程的抗震设计提供一定参考价值;相比水平方向的地震,竖直方向的地震作用对加筋土边坡中筋材和筋-土界面的稳定性影响较大,但对加筋土边坡土体稳定性影响较小。

关键词：加筋土边坡地震稳定性数值分析动点安全系数时程分析法

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加筋土边坡安全评价的简化水平条分法

水文地质工程地质 2013年第2期40卷 74-78页

作者：乐超徐超同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092

对于加筋土填方边坡圆弧滑动安全系数的计算,传统垂直条分法难以合理考虑水平向加筋力和地震力,造成计算结果偏保守;而基于Morgenstern-Price假设的水平条分法在验算加筋土边坡稳定性时,虽严格满足极限平衡条件,但需进行双重迭代,使计... 详细信息

对于加筋土填方边坡圆弧滑动安全系数的计算,传统垂直条分法难以合理考虑水平向加筋力和地震力,造成计算结果偏保守;而基于Morgenstern-Price假设的水平条分法在验算加筋土边坡稳定性时,虽严格满足极限平衡条件,但需进行双重迭代,使计算过程过于复杂,不适合工程应用。本文参考Janbu假设来定义条间切向力Xi,简化了法向条间力Ei的计算,重新推导出只需单个迭代的加筋土边坡水平条分法安全系数计算公式,使计算过程更简洁。采用Bishop垂直条分法和简化水平条分法分别计算了某工程的两个实例,并进行了比较和分析,证明本文提出的方法合理易行。

关键词：加筋土边坡极限平衡简化水平条分法地震荷载

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加筋土边坡合理布筋方式研究

加筋土边坡合理布筋方式研究

作者：吴培元兰州交通大学

学位级别：硕士

加筋土技术发展非常迅速,可以提高路堤的承载能力和稳定性能,研究筋材的合理布筋方式很有必要,为以后的合理加筋进行指导。本文先进行了室内拉拔试验,从不同的加筋类型和不同的倾斜角度两大方面,进行了在不同竖向压力情况下的土工格栅... 详细信息

加筋土技术发展非常迅速,可以提高路堤的承载能力和稳定性能,研究筋材的合理布筋方式很有必要,为以后的合理加筋进行指导。本文先进行了室内拉拔试验,从不同的加筋类型和不同的倾斜角度两大方面,进行了在不同竖向压力情况下的土工格栅的拉拔阻力的测定,分析了拉拔阻力与拉拔位移曲线。然后又以某实际工程为原型,进行了理论计算边坡的安全系数,验证水平条分与垂直条分的正确性,接着进行了室内模型试验,从边坡的极限承载力、边坡的滑动位移、边坡的土压力、筋材拉力分布方面进行分析研究了边坡的不同加筋形式下的加筋效果。得出以下结论:(1)引入了立体加筋在计算加筋土边坡安全系数的计算公式,推导及引用了水平条分法和斜条分法的计算公式,与传统垂直条分法对比,另外指出立体加筋和倾斜铺设筋材时对安全系数的影响。(2)进行了在不同竖向压力、不同加筋类型、不同倾斜角度的情况下36种试验工况的室内拉拔试验,得出随着竖向压力的增大,筋材的极限抗拉力不断增大,竖向压力有利于筋材发挥其加筋作用,竖向压力的增加有利于增大拉拔阻力,土工格栅上加竖肋的高度越大拉拔阻力越大,倾斜一定角度铺设时,筋材起到了重要最大,尤其是倾斜10度铺设时,几乎都是水平铺设的30%左右。(3)设计了不同的加筋方式和不同铺设角度的36种试验工况,分析出立体加筋倾斜铺设时边坡极限承载力最大,坡顶沉降减小的程度也最大,此时边坡最为稳定。加筋使边坡的土压力增加了,也就是加强了土体的加固作用,使边坡能承受更多的力。(4)从室内模型试验中,看出土工格栅的拉力最大值在荷载的中心线下,靠近边坡面一侧的土工格栅拉力值较小,加筋在限制边坡的侧向滑动具有重要作用,在同一级荷载作用下加筋边坡也可有效减少坡顶沉降,立体加筋的效果更为明显,将筋材倾斜铺设时提高承载力和减小坡顶沉降的能力更为加强,增加的竖肋提高了土工格栅对填土的嵌固作用力,即直接增加了抗拉拔力。(5)通过数值模型试验,研究了在不同工况下边坡的安全系数、坡顶沉降和筋材的受力情况,得出与室内试验模型的结果规律几乎一致,立体加筋可以提高边坡的安全系数,降低坡顶沉降,筋材受力方面立体加筋的拉力比普通加筋的拉力大,倾斜铺设筋材时的加筋效果最好。

关键词：加筋土边坡合理布筋拉拔试验倾斜加筋边坡稳定性

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加筋土边坡的离心模型试验和有限元分析

加筋土边坡的离心模型试验和有限元分析

作者：洛桑尼玛清华大学

学位级别：硕士

加筋土技术在现代工程中应用广泛，高边坡的修建大多采用加筋的形式，研究加筋边坡的受力变形特点对加筋边坡工程的安全有重要意义。本文主要通过一系列离心模型试验对加筋粘性土边坡和砂土边坡进行研究，选用四种不同的加筋材料，以... 详细信息

加筋土技术在现代工程中应用广泛，高边坡的修建大多采用加筋的形式，研究加筋边坡的受力变形特点对加筋边坡工程的安全有重要意义。本文主要通过一系列离心模型试验对加筋粘性土边坡和砂土边坡进行研究，选用四种不同的加筋材料，以模拟筋材的不同模量和不同界面摩擦，通过改变加筋间距、加筋长度等条件，探讨土性、筋材的几何条件和筋材种类等对加筋土边坡的影响。另外，根据试验条件建立几何模型进行了加筋边坡的有限元计算，进一步探究加筋土边坡的变形特点和影响因素及对加筋边坡的作用规律。通过试验和计算得到的主要成果如下：边坡的最大位移发生在三分之一坡高和一半坡高之间的土体范围内，在这个范围内坡面产生局部破坏，在边坡坡脚处也会产生相对强烈的变形;粘性土素土边坡的破坏具有突发性，其破坏过程可以分为四个阶段：均匀小变形阶段、突变大变形阶段、破坏阶段、破坏之后的稳定阶段;粘性土加筋边坡的破坏为渐进式的，主要破坏形式为筋材之间表面土体变形脱落，其变形过程可以分为三个阶段：均匀小变形阶段、变形增长阶段、局部破坏阶段;包裹式加筋砂土边坡的变形形态一般为两层筋材之间的局部土体散落并使筋材鼓出，土体散落的区域较小;加筋砂土边坡的变形过程中，由于砂土的摩擦角较大，筋材间土体会产生“自锁现象”，使筋材间土体的破坏区域较小。在其它条件不变的情况下，当筋材模量在一定范围内变化时，边坡的稳定性随着模量的增加而增强，但是当模量增加到一定数值后，对土体的约束作用已经充分发挥，此时筋土之间的界面摩擦是边坡变形的关键影响因素;当筋材模量相近时，如果筋土界面摩擦较小，土体可能会沿着筋材产生滑移，加筋土边坡的变形会变大。也就是说，当筋材的模量增大到一定程度时，边坡变形的决定因素是筋土的界面摩擦限制，进一步加大筋材模量的意义不大。

关键词：加筋土边坡离心模型试验筋材模量筋材间距筋材长度