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单根无黏结预应力筋对加筋体力学性能的影响

岩土力学 2018年第7期39卷 2442-2450页

作者：周芬梁强杜运兴湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

采用缩尺模型试验研究了无黏结预应力加筋土技术中水平土压力的大小及分布对预应力加筋体力学性能的影响。试验采用钢砂模拟中砂,解决了缩尺模型相似比的问题。完成了两个工况的试验,一个普通加筋土工况,一个具有单根无黏结预应力筋的... 详细信息

采用缩尺模型试验研究了无黏结预应力加筋土技术中水平土压力的大小及分布对预应力加筋体力学性能的影响。试验采用钢砂模拟中砂,解决了缩尺模型相似比的问题。完成了两个工况的试验,一个普通加筋土工况,一个具有单根无黏结预应力筋的工况。对比分析表明:对无黏结预应力筋施加预拉力前加筋体的顶部沉降小于普通加筋体的顶部沉降,施加预拉力后却增加了顶部沉降,但在堆载后具有单根无黏结预应力筋的加筋体的竖向变形更小;随着预拉力的增加,与无黏结预应力筋相邻的玻纤格栅应变相应减小,在距离墙面板较近位置测点玻纤格栅的应变减小得尤为明显,而底部玻纤格栅应变逐渐增加,在距离墙面板较近位置测点增加得较为明显;在堆载过程中,无黏结预应力筋的预拉力保持不变,堆载完成后略有增加。

关键词：预应力加筋材料加筋体力学性能模型试验

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基于不同路堤加筋形式的土拱效应离散元

科学技术与工程 2023年第33期23卷 14420-14427页

作者：曹军叶庭李潭潭王康宇中国建筑第八工程局有限公司上海200120 浙江工业大学土木工程学院杭州310014

基于室内Trapdoor模型试验,采用MatDEM离散元软件将双向土工格栅二维化,从土拱率、位移、力链和加筋体受力的角度对不同加筋形式下土体内土拱效应和拉膜效应作用进行了宏微观分析。结果表明:设置加筋可以有效提升土体内的荷载转移效率,... 详细信息

基于室内Trapdoor模型试验,采用MatDEM离散元软件将双向土工格栅二维化,从土拱率、位移、力链和加筋体受力的角度对不同加筋形式下土体内土拱效应和拉膜效应作用进行了宏微观分析。结果表明:设置加筋可以有效提升土体内的荷载转移效率,减少土体表面的差异沉降,且土工布比土工格栅更能保持土体内部土拱结构的稳定;采用土工格栅加筋时,拱脚处为受力薄弱点,易发生土体垮塌,对土拱结构的稳定性造成影响;随着活动门的下移,加筋层以上土体内形成半圆形的土拱结构,土拱效应和拉膜效应共同工作。为衡量拉膜效应对荷载转移的贡献情况,定义了拉膜效应贡献率,最终状态时土工格栅和土工布的拉膜效应贡献率分别为40.78%和30.32%,说明加筋情况下土拱效应在荷载转移中发挥主要作用,加筋体为土工格栅时,拉膜效应转移的荷载占比更大。

关键词：土拱效应拉膜效应 MatDEM 加筋体 Trapdoor试验

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水平加筋体加固岩溶路基受力机理及设计方法

西南交通大学学报 2019年第2期54卷 336-342页

作者：张东卿薛元罗强刘菀茹郑永飞西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031

为了解决现有设计方法未考虑水平加筋体的滑移效应,低估铁路路基面变形的问题,对水平加筋体加固铁路岩溶路基的受力机理进行了研究,提出了一种新的设计方法.首先,明确了荷载传递机制和水平加筋体受力模型;然后,从严格控制铁路路基面变... 详细信息

为了解决现有设计方法未考虑水平加筋体的滑移效应,低估铁路路基面变形的问题,对水平加筋体加固铁路岩溶路基的受力机理进行了研究,提出了一种新的设计方法.首先,明确了荷载传递机制和水平加筋体受力模型;然后,从严格控制铁路路基面变形的角度出发,在现有设计方法的基础上,考虑滑移效应并假定锚固区加筋体应变呈线性变化,通过引入加筋体松弛量建立了加筋体挠度修正公式;再次,提出了考虑滑移效应的水平加筋体加固铁路岩溶路基的设计方法,明确了验算内容和设计流程;最后,将所提方法应用于某模型试验,并与实测值及数值分析值进行了对比.研究结果表明:考虑滑移效应能够有效修正路基面变形计算值,路基面变形值由0.18 m修正为0.25 m,接近于实测值0.23 m和数值分析值0.21 m,方法准确,可为实际设计提供依据.

关键词：加筋体铁路岩溶路基滑移效应受力机理设计方法

抗土洞塌陷的低填方加筋路基荷载传递机制及设计方法

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岩土工程学报 2018年第7期40卷 1180-1189页

作者：陈福全赖丰文福州大学土木工程学院

低填方加筋路基对地基承载力要求较低,同时利用水平加筋法跨越尺寸较小的土洞能有效预防路堤出现突发式局部沉陷,提高路堤抗工后沉降和失稳的安全系数,正被逐步应用于岩溶土洞地区道路工程;但其作用机理复杂,现存设计方法大都偏于保守,... 详细信息

低填方加筋路基对地基承载力要求较低,同时利用水平加筋法跨越尺寸较小的土洞能有效预防路堤出现突发式局部沉陷,提高路堤抗工后沉降和失稳的安全系数,正被逐步应用于岩溶土洞地区道路工程;但其作用机理复杂,现存设计方法大都偏于保守,考虑抗土洞塌陷的低填方加筋路基荷载传递机制的设计方法亟待提出。通过揭示受土洞塌陷影响的低填方加筋路基荷载传递机制,推导了考虑路基差异沉降引起土体应力偏转的竖向应力计算方法,假定塌陷区上方加筋体作用抛物线荷载,从而明晰了加筋体应力-应变状态;应对岩溶区不同形态的土洞塌陷,同时考虑设计需要满足的正常使用极限状态与承载能力极限状态,提出了抗土洞塌陷的低填方加筋路基加筋体及路堤填方高度设计方法,通过与现有设计方法的对比进行了合理性及准确性验证,可为空洞上方低填方加筋路基设计提供参考。

关键词：岩溶地区土洞塌陷低填方加筋路基荷载传递机制加筋体

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桩承式加筋路堤静动力学特性研究

桩承式加筋路堤静动力学特性研究

作者：朱文斌中国矿业大学

学位级别：硕士

二十一世纪以来,随着城市化进程的不断加快,国民经济一路蓬勃发展,我国目前已经成为仅次于美国的世界第二大经济体。伴随而来的是对交通基础设施的迫切需求,作为一个国家正常运行和高速发展的基础,安全、高效、稳定的交通基础设施对于... 详细信息

二十一世纪以来,随着城市化进程的不断加快,国民经济一路蓬勃发展,我国目前已经成为仅次于美国的世界第二大经济体。伴随而来的是对交通基础设施的迫切需求,作为一个国家正常运行和高速发展的基础,安全、高效、稳定的交通基础设施对于改善人居坏境、增强综合国力、提高社会工作效率都有着至关重要的作用。具有双向增强作用的桩承式加筋路堤可以有效控制路基工后总沉降和差异沉降,在满足稳定性和变形方面的技术要求的同时兼具施工速度快、经济效益高的优点,因此已经在很多国家和地区得到了广泛应用。本论文通过理论分析、三维数值模拟相结合的研究方法,对桩承式加筋路堤在静动荷载作用下的工作性状进行了研究。本论文的主要工作和结论如下:（1）阐述了桩承式加筋路堤的工作机理,桩承式加筋路堤中同时存在着土拱效应和拉膜效应,两者协同作用将大部分荷载传递至桩顶,考虑了模型的合理简化,以路堤中具有一定强度的加筋体为研究对象,将温克尔弹性地基梁理论引入建立二维分析模型研究加筋体、桩、桩间土三者间的相互作用对路堤的影响。在充分考虑桩间土承载能力的桩承式加筋路堤中,加筋体上部的荷载分布接近一个对称的三角形分布。（2）围绕桩承式加筋路堤各部分材料的参数,建立简化的三维有限元模型并制定试验方案进行单因素循环试验和正交试验。全面有效的分析各个参数中对路堤沉降曲线和应力分布有显著影响的参数,研究其影响规律和影响的显著程度。分析了可能对路堤工作性状有影响的参数,总结了其对路堤沉降和应力分布的影响程度和影响规律,其中路堤高度、净桩间距、加筋体的布设和桩间土弹性模量是4个影响较为显著的因素,并且净桩间距的影响最为显著,路堤高度次之。（3）基于桩承式加筋路堤静荷载的数值模拟过程,建立了合理简化的桩承式加筋路堤动荷载有限元模型,并且选取了静荷载研究部分中对于模型影响较大的因素在这一章中进一步分析,在分析参数水平变化带来影响的同时还进行了静动荷载的对比论证,路堤高度、净桩间距、加筋体的布设和桩间土弹性模量4个因素在静动荷载路堤模型中的单因素循环试验规律具有一定的相似性,但动荷载数值模拟研究中应力的衰减也是不可忽略的分析因素。动应力沿路堤深度的衰减是从始至终存在的,但是路堤中的应力转移则要到达某一深度以下才会出现,路堤高度和净桩间距对于这一深度有较为显著的影响。该论文有图54幅,表14个,参考文献115篇。

关键词：理论分析数值分析桩承式加筋路堤加筋体动荷载

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岩溶塌陷影响下加筋路基加筋体设计方法

中南大学学报（自然科学版） 2018年第1期49卷 208-216页

作者：陈福全万梁龙福州大学土木工程学院福建福州350116

土工合成材料可用来加固受岩溶塌陷影响的路基,有效地防止路堤突然塌陷,减缓地表沉降,起到预警作用。但该技术目前仍没有较为成熟的设计方法。统计已有的活动门实验数据,提出计算塌陷区加筋体上竖向荷载的简化太沙基公式。针对塌陷尺寸... 详细信息

土工合成材料可用来加固受岩溶塌陷影响的路基,有效地防止路堤突然塌陷,减缓地表沉降,起到预警作用。但该技术目前仍没有较为成熟的设计方法。统计已有的活动门实验数据,提出计算塌陷区加筋体上竖向荷载的简化太沙基公式。针对塌陷尺寸相对较小的情况,假设作用在塌陷区加筋体上的竖向荷载为倒三角分布模式,推导并验证了计算加筋体挠曲、拉力和地表沉降的解析方程。提出同时考虑正常使用极限状态和承载能力极限状态的设计方法,分析塌陷宽度、路堤高度、土体内摩擦角等参数对加筋体最大拉力和地表沉降的影响。研究结果表明:塌陷宽度是影响加筋体选取的最主要因素,当加筋体刚度增加到一定程度之后,再提高加筋体刚度对减小地表沉降不明显。

关键词：道路工程加筋路基土拱效应加筋体设计方法

考虑加筋体三维变形的桩承式路堤沉降计算方法

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2019年第12期52卷 1227-1234页

作者：庄妍崔晓艳王康宇东南大学土木与交通学院混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096 浙江工业大学建筑工程学院杭州310023

已有研究发现,外界荷载作用下加筋体将产生三维变形,且变形形状近似于椭圆抛物面.根据加筋体的三维变形特点推导了加筋体的三维变形表达式,并据此推导了加筋体的应变、加筋体上作用的竖向应力以及加筋体拉力的求解公式.将加筋体变形三... 详细信息

已有研究发现,外界荷载作用下加筋体将产生三维变形,且变形形状近似于椭圆抛物面.根据加筋体的三维变形特点推导了加筋体的三维变形表达式,并据此推导了加筋体的应变、加筋体上作用的竖向应力以及加筋体拉力的求解公式.将加筋体变形三维效应的解析方法应用于桩承式路堤中,分别分析了桩为正方形与梅花形布置情况下土拱破坏发生在拱顶与桩帽时,作用在路堤底部四桩中心处的竖向应力.进而推求了桩承式加筋路堤中同时考虑土拱效应、加筋体作用以及软土承载作用的简化计算方法.该简化计算方法可求解获得桩承式加筋路堤中软土表面最大沉降、软土表面作用的竖向应力,以及路堤中竖向应力沿深度的分布规律.将该简化计算方法应用于桩承式路堤的2个工程实例中,计算了软土表面中心处的沉降,并分析了桩间距的变化对软土表面最大沉降的影响.通过对比发现:采用简化方法计算出的结果与现场监测结果的误差分别为19.5%与13.0%,从而验证了该简化计算方法的正确性.从计算结果中同时可以看出:软土表面最大沉降随桩间距的增大基本呈线性增大的趋势,当桩间距增大75%时,软土表面最大沉降增大约86%~95%.

关键词：加筋体桩承式加筋路堤土拱效应理论分析

竖向土工加筋体对碎石桩承载变形影响的模型试验研究

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岩土工程学报 2014年第9期36卷 1587-1593页

作者：赵明华顾美湘张玲刘猛湖南大学岩土工程研究所湖南长沙410082

在碎石桩桩顶一定深度内包裹竖向土工加筋体形成筋箍碎石桩,能有效提高碎石桩的承载能力,控制复合地基沉降量。采用分级加载方式,设计并完成了两组较大比例室内模型试验,对比分析了筋箍碎石桩和传统碎石桩的承载变形特性,进而探讨了筋... 详细信息

在碎石桩桩顶一定深度内包裹竖向土工加筋体形成筋箍碎石桩,能有效提高碎石桩的承载能力,控制复合地基沉降量。采用分级加载方式,设计并完成了两组较大比例室内模型试验,对比分析了筋箍碎石桩和传统碎石桩的承载变形特性,进而探讨了筋箍碎石桩的加筋机理和鼓胀变形模式,重点分析了竖向土工加筋体的应力应变特征。分析结果表明:竖向土工加筋体能有效约束碎石桩的侧向鼓胀,在微小侧向变形内提供足够的径向约束应力;筋箍碎石桩的最大鼓胀变形多发生于加筋体以下区域,其破坏模式与筋体材料、桩体、桩周土体及其相互作用和协调变形密切相关;筋箍碎石桩的桩顶和桩底桩土应力比均明显大于传统碎石桩,上部土工加筋体在提高桩体刚度的同时,可有效地将上部荷载传递至桩底较好土层。

关键词：筋箍碎石桩模型试验复合地基鼓胀变形加筋体

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双根无粘结预应力筋加筋体力学性能研究

长江科学院院报 2017年第2期34卷 45-51页

作者：杜运兴周芬梁强湖南大学土木工程学院长沙410082

为了研究双根无粘结预应力筋上施加的预拉力对加筋体力学性能的影响,采用缩尺模型试验研究,以钢砂作为填料,既满足了工程中无黏性填料的强度,又模拟了加筋体的应力状态。通过分级施加无粘结预应力筋的预拉力及模型上部的荷载,获得了加... 详细信息

为了研究双根无粘结预应力筋上施加的预拉力对加筋体力学性能的影响,采用缩尺模型试验研究,以钢砂作为填料,既满足了工程中无黏性填料的强度,又模拟了加筋体的应力状态。通过分级施加无粘结预应力筋的预拉力及模型上部的荷载,获得了加筋体的变形及挡板背部土压力的分布,并将试验结果与普通加筋体的测试结果进行了对比分析。研究表明:施加预拉力前加筋体的顶部沉降小于普通加筋体的顶部沉降;无粘结预应力筋上预拉力可以显著减小挡板的水平变形,且影响加筋体顶部的沉降,该影响与无粘结预应力筋的位置有关;堆载后挡板的水平变形和加筋体的竖向变形均变化不大;在施加预拉力过程中无粘结预应力筋之间基本无相互作用。

关键词：无粘结预应力筋加筋体预拉力力学性能缩尺模型试验