加筋对桩承式路堤荷载传递影响的三维有限元模拟

建立了土拱效应分析的三维弹塑性有限元模型,采用数值模拟方法研究了桩承式加筋路堤的荷载传递机理。计算结果表明,路堤底部加筋增强了路堤荷载向桩帽上转移的能力。影响路堤荷载向桩帽上转移主要是土拱效应,其次是加筋的拉膜效应。土拱效应与路堤加筋与否关系不大。加筋拉膜效应在土拱效应发挥后开始发挥,桩帽边缘处底部加筋的拉应力最大。加筋拉膜效应随着加筋刚度和桩间距的增加而增大,随着加筋位置的升高而减小。与底部加筋的桩承式路堤相比,对于给定的桩帽-土差异沉降,双层加筋桩承式路堤中加筋的拉膜效应增大,第一层加筋的拉应力减小。第二层加筋铺设位置越高,其拉应力越小,最大拉应力点向桩帽中心方向移动。     

桩承式加筋路堤荷载传递效率计算方法研究

鉴于土拱效应和张拉膜效应对路堤荷载传递及路堤沉降变形性状有重要影响,进行了室内模型试验,基于PIV技术分析路堤填料沉降分布规律从而研究土拱形态特征,试验结果表明路堤中的土拱可用高度为0.8倍桩净间距的抛物线描述.之后,基于新的土拱模型,提出了相应的路堤荷载传递效率计算方法.新方法在计算路堤荷载传递效率时同时考虑了土拱效应、张拉膜效应及地基土反力作用.最后,通过现有文献中模型试验结果及数值模拟结果对所提计算方法的正确性进行了验证.     

交通荷载下低路堤路基的动力响应

为分析交通荷载在低路堤及其路基中的扩散和传递变化规律,从路基土工程特性和耦合动力学的角度,建立路基动力分析耦合力学模型,推导出耦合运动方程,以江苏连盐高速公路为研究背景,探讨不同工况下路基的动力响应规律.结果表明:车重、路堤高度、加载方式、路面基层刚度对路基振动影响明显,而车速对路基的影响不大,并将数值解和现场实测值进行比较,验证了所建路基耦合动力模型及计算方法的可靠性.     

基于有限元强度折减法的H-V加筋地基破坏机理

基于边坡稳定性分析中的有限元强度折减法,利用ABAQUS软件对纯砂地基、水平加筋地基和水平与竖向（H-V）加筋地基进行多组数值模拟.采用安全系数分析H-V加筋地基对地基承载力的影响,通过ABAQUS软件后处理功能观察地基在强度折减系数增大过程中塑性区的扩展情况及最后破坏时的破坏面,并对不同加筋地基的破坏模式进行分析.结果表明：H-V加筋能使地基承载力得到大幅提高;地基的破坏模式因加筋体的存在而发生一定程度的改变;在同等试验条件下,H-V加筋效果高于水平加筋,单层H-V加筋地基的加筋效果随加筋深度的增加而减弱.     

返包式土工格栅加筋路堤有限元数值模拟

返包式土工格栅被广泛应用于路堤的加固.本文以某高速公路路堤断面为背景,利用Plaxis有限元软件建立二维分析模型,并结合现场实测数据分析了返包式加筋路堤水平土压力、垂直土压力和格栅拉伸应变等在施工期间的变化规律.发现路基填土在采用土工格栅加强后,有效的调整了不同层位处土体的水平土压力和垂直土压力,施工期间格栅的拉伸应变也一直在合理的范围以内.     

土工格栅加筋路堤现场试验研究

对包裹式加筋路堤进行了现场试验测试分析.试验分别对2种格栅类型、3种不同加筋间距等工况下的土压力、格栅应变、路堤沉降进行了跟踪观测,研究了加筋层数及加筋类型对路堤结构性能的影响.通过试验结果的比较分析发现,包裹式柔性支挡结构土压力受加筋形式及加筋率的影响,双向格栅在降低土压力方面作用更为显著,水平土压力在加筋路堤坡面处接近静止土压力,而加筋体后部则较接近朗肯主动土压力,其分布同时还受到加筋形式和加筋率的影响.应变沿格栅分布并不均匀且各层的分布规律也不尽相同;应变随时间持续会增大,且早期增长快.包裹式加筋对于早期沉降及冻胀的限制作用并不明显.试验显示了加筋路堤的真实工作状态,结果可为土工格栅加筋结构的后续研究和工程实践提供参考.     

改进的桩承式加筋路堤荷载传递效应计算方法

采用PFC2D建立了桩承式路堤离散元数值分析模型,通过接触力链对土拱形态及其演变规律进行了分析;基于极限平衡理论并引入荷载修正系数α对HR土拱模型进行了改进,进而进行了筋材受力变形计算,并通过正交数值模型对α进行了反算确定.结果表明:临界状态下的拱高约为8/10倍桩净间距;α随路堤填筑高度与桩净间距比的增加呈线性增大,而随路堤填料摩擦系数的增加呈幂函数关系减小.最后,通过现有文献模型试验结果对所提计算方法的正确性进行了验证.     

加筋粘性土路堤边坡模型试验研究

为确保和提高路堤的承载力和稳定性,加筋技术的应用已日益趋于常规化。在条形荷载下对一层水平加筋路堤和多层水平加筋路堤及未加筋路堤进行室内模型试验对比,通过模型试验研究了筋材对路堤边坡极限承载力、坡顶竖向沉降、坡面水平位移与边坡破裂面形态的影响以及筋材的受力等方面的相关信息,并探讨了加筋形式下路堤的工作机理和加固机制。并通过有限元分析软件模拟各工况,得出相应的结果信息。模型试验表明:不同于未加筋的连续圆弧破裂面形态,加筋时破裂面的形态为隔断的多个圆弧面,新产生圆弧破裂面曲率增大。数值试验与模型试验的结果基本上一致,两者可进行相互验证。     

高填方路堤最佳加筋方案的确定及稳定性分析

研究在高填方路堤中铺设土工合成材料的最佳加筋位置的确定方法. 基于极限平衡理论,采用在土内加筋的方法增加剪切面上的正应力以提高土体的抗剪强度,从而改进了加筋路堤. 获得了确定最佳加筋位置的方法,并利用计算机进行滑动面搜索确定了最佳加筋方案. 通过对8种典型黄土加筋高填方路堤的稳定性分析与最佳加筋位置的应用分析,验证了此方法的可行性和筋材的加筋位置及其效果.     

路堤荷载下DJM-PVD复合地基固结特性数值分析

以淮盐高速公路现场试验段为原型,采用数值分析方法分析了路堤荷载下DJM-PVD复合地基的固结机理和桩土应力分配特性.数值计算中采用单元体模型来代表复合地基.数值分析结果表明:路堤荷载下,DJM-PVD复合地基上部中桩间土沉降大于桩体沉降,桩端附近桩体沉降大于桩间土沉降,存在桩土差异沉降,桩土差异沉降使得桩间土承担荷载和桩体承担荷载相互转移;复合地基的桩体应力集中、桩体应力比等与均桩土差异沉降的发展密切相关;DJM-PVD复合地基的固结机理主要包括3部分:排水板的排水效应、粉喷桩的应力集中效应以及桩土间荷载转移形成的孔压梯度,三者均能加速地基的固结,减少工后沉降.     

水平-竖向加筋土挡墙作用机理的离散元数值模拟

在水平-竖向（H-V）加筋土挡墙室内模型试验的基础上,采用基于离散元理论的颗粒流软件（PFC）对试验进行了仿真模拟.就PFC模拟得出的挡墙变形和竖筋侧应力等数据,与模型试验结果进行了比较和验证.同时,结合挡墙内部土颗粒位移和应力矢量图研究了H-V土加筋挡墙的作用机理及破裂面形式.
     

桩承加筋路堤性状的有限元分析

桩承加筋路堤提高地基的承载力．减小沉降和差异沉降,减小路基的侧向变形,提高桩土荷载分担比,降低工程成本,应用越来越广泛。本文以一个路堤工程为原型,采用Plaxis8．2软件,利用拉格朗日大变形的分析方法,研究软土地基上的桩承加筋路堤的变形性状。分析了加筋材料的抗拉刚度、加筋的布置方式、桩间距和桩身刚度对桩承加筋路堤性状的影响。     

桥梁地下结构对堤防渗流分布规律的影响分析

当建设跨越河流的设施时,建设在堤防附近的设施基础会对堤防渗流场的分布规律产生影响.为了确保堤防稳定性及长期安全运行,有必要对建设设施基础前、后堤防的渗流场进行分析.采用三维有限元数值模拟方法对某堤防建设大桥基础前、后进行了稳定-非稳定渗流有限元分析,计算结果表明:桥梁基础对渗流场的影响不大,堤身渗流逸出点的渗透坡降变化很小,各个土层的渗透坡降变化相差不超过4%,建设桥梁不会显著影响堤防的渗流稳定性.     

X形配筋增强高强钢筋异形柱边节点抗震性能数值模拟

为研究X形配筋增强高强钢筋混凝土异形柱边节点抗震性能,采用Abaqus有限元方法分别模拟不同轴压比、梁筋直径、混凝土强度、钢筋强度试件在低周往复作用下的受力过程。对比分析各试件的承载能力、变形能力、滞回性能和刚度退化。考察各参数对X形配筋增强高强钢筋混凝土异形柱边节点抗震性能的影响。结果表明:轴压比0.28下试件滞回性能最好;梁筋直径的增加可以延缓刚度退化,承载能力、变形能力增强,但滞回性能变差;600 MPa级高强钢筋与C60强度混凝土结合的试件及HRB 500高强钢筋与C50强度混凝土结合的试件抗震性能相对较好。     

桶形基础承载性能弹塑性有限元数值分析

确定桶形基础在竖向荷载、水平荷载和力矩等共同作用下的承载特性,建立复合加载模式下桶形基础的破坏包络面,并进而依此评价海洋平台基础及地基的稳定性是桶形基础设计与施工中的关键问题.采用位移控制法和Swipe试验加载方法,分别针对单个荷载和各种荷载组合方式,在大型通用有限元分析软件ABAQUS平台上,建立了桶形基础承载性能的计算模型,确定了桶形基础在单个荷载作用下的极限承载力与复合加载作用下的破坏包络面,利用极限平衡理论探讨了桶形基础在极限状态时的破坏机理,即桶形基础地基破坏形式或失稳模式.     

超高韧度水泥基修复剪力墙试验的数值分析

采用扩展有限元方法(XFEM)与内聚力裂缝模型相结合,模拟超高韧度水泥基(ECC)修复震损剪力墙中混凝土和ECC材料内部的裂缝开展,以及界面裂缝在ECC与混凝土界面之间开展的力学行为,并在此基础上数值再现了原有钢筋混凝土墙体及修复后墙体在侧向荷载作用下的反应.结果表明:将扩展有限元方法与基于界面的内聚力模型相结合,可较好地模拟有黏结界面的修复后剪力墙的受力行为,有限元模拟计算结果的极限承载力和相应位移与试验结果吻合良好.     

大长径比自由装填式固体发动机温度载荷响应分析

以某自由装填式发动机为例,采用三维粘弹性有限元方法,获取不同长径比发动机药柱在高温（＋60℃）和低温（-40℃）时的结构响应,探讨不同长径比自由装填式固体火箭发动机药柱在温度载荷作用下的位移、应力和应变场变化规律。研究结果表明,对自由装填式固体火箭发动机长径比对位移场的影响最为显著,长径比分别为14.5和8.0时,发动机药柱的最大轴向位移高温时减小44.1%、低温时减小43.9%。大长径比自由装填式固体火箭发动机重点关注点火具安装及药柱支撑方式设计。     

炭质页岩高填方路堤稳定性分析

以广西某高速公路为工程背景,对炭质页岩物理力学性能进行了试验研究.炭质页岩强度随压实度的增加而增大,在水浸条件下炭质页岩的强度大大降低.运用有限元强度折减法,采用大型有限元计算软件分析了压实度及降雨对炭质页岩路堤稳定性的影响.结果表明：随着压实度的提高,路堤安全系数随之增加;降雨使路堤安全系数大幅减低,但只要路堤压实度达到93%以上,炭质页岩高填方路堤边坡不会失稳.     

高填方路基施工期沉降分析

随着道路建设逐渐向山区的延伸,在实际工程建设中高填方路基段不均匀沉降问题成为制约工程质量的一大瓶颈.采用有限元法对高填方路段不同施工时间以及不同填筑高度下的路基沉降进行模拟,并结合衡枣高速工程实例对模拟结果进行分析.研究结果表明:利用有限元法模拟高填方路基沉降问题具有较高的精度.随着填筑高度的增加,路基底部各点的沉降值均出现明显增大.对于路基中线不同深度个点,随这填筑高度的增加,其竖向位移呈线性减小.