基于法向应力突变的组合式钢管抗滑桩土拱效应模型试验研究

土拱效应是抗滑桩与土相互作用的重要现象之一。将通过法向应力突变分析抗滑桩土拱效应的新方法推广到存在桩前土的悬臂式抗滑桩;并针对此抗滑桩设计了模型试验,提供了一种新思路。试验现象表明,桩后土压力发生突变,产生了土拱效应;在一定范围内增大外荷载时,桩间土拱效应呈现出随荷载增大而增强;但在此后继续增大外荷载,土压力突变现象减弱,土拱效应减弱;在一定范围内,桩间距较小时土拱效应更明显。     

土工建筑中的土拱效应

土拱效应是土工建筑中极其普遍的力学现象。本文从机理上描述了土拱效应产生的条件、过程,以及因此而形成的应力场。文章比较系统地介绍了关于土拱效应的几种理论分析方法,并作了适当的评价和探讨,希望这有助于加深对该问题的认识和重视。图5,参考文献4。     

桩承式路堤土拱效应透明土模型试验研究

目前通过试验研究桩承式路堤时,多是探讨路堤中的应力分布和荷载传递,而路堤内部变形一般在试验中难以准确测量。基于此,利用透明土模型对桩承式路堤中土拱效应进行试验研究,实现了路堤内部变形的可视化。模型试验通过桩间水袋上表面的下移来模拟路堤中土拱的形成过程;并将该过程中获得的照片,经过粒子图像测速(PIV)技术处理,得出路堤填土的位移分布。试验分析表明:路堤在变形过程中没有明显的滑移面,宏观土拱形态为多个形状相似的拱,每个单拱可近似看作半椭圆;随着桩间土上表面下沉量加大,土拱形态几乎不变。接近桩间土表面中心处土体变形最大,从下往上路堤填土变形逐渐减小,到达一定高度表现出等沉面。桩间土沉降过程中,等沉面以下各水平面逐渐变为下凹形,各水平面沉降对称于桩间土中心线分布。当沉降较大时,随着到路堤顶面的竖向距离加大,填土变形范围越大。路堤上部变形较小的区域,水平向位移近似于对称分布,土体有从两边向中间聚集的趋势。桩间土沉降越小,水平向位移曲线变化越均匀。     

挡墙后有限宽度土体土拱效应分析及土压力计算方法

重点分析了在墙后填土宽度较小情况下,墙后土体土拱效应的形成机理,并假定小主应力拱为圆弧线,考虑挡墙与土体摩擦点的极限平衡条件,导得了大小主应力的偏转角表达式.在此基础上,考虑刚性挡墙平动变位模式情况,结合水平微分单元法,建立了墙后有限宽度土体的主动土压力合力及强度的理论表达式.与室内试验数据及前人方法的对比表明,该方法得到的土压力值具有较好合理性.最后,分析了不同填土宽高比n下的主动土压力分布规律,结果表明,主动土压力随n增加而逐渐增加,但n达到0.5后于稳定,该值可作为墙后土体有限宽度的界限值.     

黏性土挡土墙土拱效应的研究

为了研究黏性土挡土墙中滑裂面倾角变化对土拱效应的影响,在假定土拱形状为圆弧的基础上推导了考虑滑裂面倾角变化时侧向土压力系数的计算公式,推导出考虑土拱效应的张拉裂缝公式;并基于土楔形力学模型,得到了滑裂面倾角公式,以及考虑滑裂面倾角变化的竖向平均应力计算公式. 本文提出的计算方法不仅考虑了土拱效应,同时也考虑了考虑滑裂面倾角变化对挡土墙土压力的影响,因而更符合实际情况.     

抗滑桩土拱效应的abaqus三维动力模型研究①

抗滑桩桩间土体的土拱效应使滑坡停止向前滑动，该文分析了土拱效应研究的现状以及其在三维动力方面研究的必要性，并基于Abaqus软件，建立了在0.3 g加速度峰值下三维高切坡模型，对比研究了土体软化之前和土体软化之后，只存在重力的情况和施加地震荷载时土体的应力和位移。     

基于法向应力突变的双排抗滑桩土拱效应的数值分析

土拱效应是抗滑桩与土相互作用的重要现象之一.应用有限元软件,采用法向应力突变的新方法分析双排抗滑桩桩后土拱效应,研究了桩后土拱效应发生的机理,分析了桩间距、桩排距、布置方式等影响因素对桩后土拱效应的影响,并结合桩土荷载分担比作了对比分析.分析表明法向应力突变的方法是一种分析土拱效应的有效方法,布置方式对双排抗滑桩土拱效应影响明显,梅花型布置优于平行布置.     

桩承式路堤土拱效应的三维数值模拟

结合模型试验结果,建立了三维有限元数值模型,对桩承式路堤中土体竖向应力分布规律进行了分析,计算结果和实测结果具有很好的一致性,而且反映出了土体竖向应力随深度的分布规律、土拱作用机理以及土拱的作用范围.模型试验和计算结果显示:桩承式路堤中土拱内部竖向应力随深度非线性减小,而土拱上部路堤中土体应力随深度近似线性增加.研究还发现,随着荷载水平和桩体-桩间土沉降差的变化,土拱的发生区域也在变化,实际土拱作用的影响范围在路堤底面以上约1倍桩间距的区域,要大于目前理论解答所做的假设.     

垫层厚度对长短桩复合地基性状影响的试验研究

为了研究垫层厚度对长短桩复合地基工作性状的影响,在室内模型试验的基础上,对无垫层2、cm垫层和5 cm垫层三种情况下长短桩复合地基的荷载与沉降的关系、桩土应力比、荷载分担比等问题进行了分析,结果表明,长短桩复合地基的沉降量随着垫层厚度的增加而增加;长桩桩土应力比随垫层厚度的增加而减小,短桩桩土应力比的变化不如长桩明显;无垫层时,长桩荷载分担比较大,桩间土和短桩荷载分担比很小,铺设垫层后,随垫层厚度的增加,长、短桩荷载分担比都逐渐减小,桩间土荷载分担比逐渐增大。     

基础工程中的土拱问题

本文主要分析了岩土工程领域基础工程的土拱理论中几个值得探讨的问题,如拱脚的存在形式、如何考虑拱形、如何确定拱高和拱厚、各种土拱效应对工程的实际影响等、并提出了值得进一步讨论研究的相关问题,以期对土拱理论的发展和完善起到一定的积极作用。     

砂性土中土拱形态演变试验研究

目前对于土体中的土拱形态假设众多,土拱形态的演变研究不足。本文利用室内模型装置对土拱的形态和演变规律进行了试验研究,试验模型可以形成宏观的土拱,能够直接观测土拱的形成和演变过程。对试验过程中记录的土拱照片进行处理后,通过拟合和统计分析,得出土拱的合理形态曲线方程。试验表明：砂性土中土拱不是恒定不变的,而是处于不断变化的状态;土体中会先形成一组类似的土拱后,再转变为另一组类似的土拱;土拱的形态也不是单一的形态,砂性土中的土拱形态由下而上从抛物线转变为椭圆曲线。     

基于不同路堤加筋形式的土拱效应离散元

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。     

刚性挡墙主动破坏墙后土拱效应细观研究

为了研究土拱效应对挡墙主动土压力非线性分布的影响,运用细观颗粒流方法研究挡墙绕墙顶部转动主动土压力分布和墙后土拱效应细观形成机理,提出跨高比和矢高比表征土拱曲线.研究结果表明:跨高比和矢高比越大,则土拱效应越明显;细观颗粒流方法能够较好地模拟挡墙绕墙顶转动主动土压力分布;当挡墙绕墙顶转动、挡墙位移小于0.05H(H为墙高)时,沿墙高到墙顶0.4H范围内土拱效应较明显,主动土压力呈显著非线性分布;在其他位移模式和位移情况下土拱效应不明显,计算挡墙绕墙顶转动土压力时应考虑土拱效应的影响;若土颗粒和墙体摩擦因素越大,土颗粒刚度越小,则土拱效应越显著.     

基于土拱效应的支护桩间距确定方法

在分析桩间土体成拱效应的基础上,从均布荷载作用下抛物线土拱计算模型出发,利用合理拱轴线和起拱点处土体破坏面等几何特征,通过桩间土拱静力平衡条件与强度条件共同控制来确定桩间距,从而推导出支护桩的间距计算公式.公式表明:桩间距随着桩后土压力的增大而减小,却桩后土体粘聚力或内摩擦角的增大而增大.最后通过工程实例计算,得到了比较合理的结果,具有一定的工程参考价值.     

空间滑动面准则下考虑土拱效应的挡土墙主动土压力研究

现行考虑土拱效应的挡土墙主动土压力方法未考虑中主应力的影响,不能全面的反映土体的三维受力特性对挡土墙主动土压力的影响。本文根据空间滑动面准则（SMP准则）,推导了考虑中主应力影响的侧向主动土压力系数公式及主动土压力分布公式。结果表明：考虑中主应力的SMP准则计算的主动土压力较Mohr-coulomb计算的结果小一些,更接近试验结果。因而,在考虑土拱效应计算挡土墙主动土压力时,考虑中主应力发挥土体的材料强度潜力,对于工程有一定的意义。     

CFG桩复合地基褥垫层效用的三维有限元分析

水利工程中常采用CFG桩复合地基以提高水闸地基的承载力。由于上下游存在水位差,褥垫层材料常采用水泥土或黏性土代替散粒体材料。利用大型通用有限元软件ABAQUS,建立单桩复合地基三维有限元模型,分析了不同褥垫层材料、不同桩体模量及不同桩长对桩土应力比和桩土沉降的影响。为CFG桩复合地基褥垫层材料的选择、桩长及桩体模量的设置提供了依据,有利于复合地基的优化设计。     

纵倾角对筒基平台气浮拖航影响模型试验研究

以某四筒一简型基础平台为对象,就不同后倾纵倾角（后倾角）拖航组合,采用1：20的模型进行顺浪和逆浪下的拖航试验．通过测定各试验组合拖航过程中平台运动加速度、筒内气压力、筒底水压力以及拖缆力变化,并对试验数据进行对比分析,得到纵倾角对筒型基础平台拖航基本力学参数的影响,进而得出其对平台拖航稳性的影响．结果表明：设置一定的后倾角,可明显降低筒型基础平台拖航时的摇摆以及升沉运动的幅度,但后倾角对提高平台拖航稳性是有限的,与逆浪拖航相比,后倾角对平台顺浪拖航影响较大．对于该四筒一筒型基础平台,在顺浪和逆浪拖航中,当设置1。的后倾角时,平台的拖航稳性和耐波性均最高．     

梯形抗滑桩截面侧角对土拱效应的影响

为研究梯形抗滑桩截面侧角对土拱效应的影响,从材料力学与静力学知识入手,首先以拱轴线轴向受压模型推导了合理的桩截面侧角的计算方法,表明梯形截面抗滑桩较于矩形截面抗滑桩更易形成土拱效应;其次通过work-bench建立了土质边坡与梯形截面抗滑桩的三维模型并进行网格划分,运用FLAC~(3D)有限差模拟软件进行数值模拟,通过接触面语句,建立桩土接触面,对桩土接触面的位移变化进行捕捉,结合在特征水平截面z=23上的应力云图、位移云图以及桩间中轴线上位移监测点的位移变化,综合分析梯形截面抗滑桩的桩截面侧角θ的取值对于土拱效应的影响;最后对理论推导结果与数值模拟结果进行了拟合。结果表明:以拱轴线的轴向受压模型理论,突出轴向大主应力的影响,得出当梯形截面抗滑桩抗滑反力最大时,截面侧角反算办法取值为2θ+arctanη取■;得出了合理的桩截面侧角的取值范围,证明了梯形桩截面侧角在此范围下,能充分发挥桩正面与桩侧面两部分的受力性能,促使双拱协同传力机制的产生。     

浅谈钢筋混凝土框架梁中的拱效应

钢筋混凝土受弯构件中存在拱效应，而且可以有效地提高受弯构件的承载能力。通过对钢筋混凝土框架梁试件的试验可以充分证明拱效应的存在和对其承载力的提高性能，并对其进行适当理论分析，试图找出影响拱效应的因素，为工程实践提供参考。