加筋土作用的基本原理

1、加筋土作用的基本原理丨宀卩;譏加IU以坪機誡畀右人然依I怕的砂堆.狀件I休付以斤挖成從仃一定高度的坡rtU在砂t：中分肚鋪茂水向的加筋材料那么砂I：可以和加筋材料組吐處角休丸:m川i!作丨出-宦的島度而“汀時期伙件上屮決加帕訥村料nf以更好的加強土體強度4說明匕怵加筋后形試的加筋叟舍休僅土休穩(wěn)圮件相力學(xué)性箍上比未加筋土都有了很人的提升和改善.在擋土壇*建筑地基.竝坡等工程實際小應(yīng)用就可以獲得一定的實際意臾和經(jīng)濟效果.加筋;技術(shù)的捉出就是從這一刖蹄中提出芹發(fā)展起來的"在真際中加紡上技術(shù)的應(yīng)用胚須缺劉足夠的理淪支持.維達爾竽人量早.對加筋上進廳了三軸試臉和現(xiàn)場試臉測試.提出了齊種理論來解

2、釋閘述厠筋土的作用原理，到日前丸it,ffi±zra的相互作用原理可大致歸葩為兩類偽摩擦加筋理論.二為準(zhǔn)粘棗理論威稱為粘聚力驚理。21摩攥加筋原理(周憲華等.1989)在加崩給構(gòu)屮，塢面板會受到土體自重和外力而產(chǎn)生土壓力，上爪力通過墻筍板傳遞給拉筋如果III、力過人，則有將拉筋拉H1的可能性如果要保證技筋被煩上壓隹則筑土與拉筋之間必須有足夠的犀掠力陽止拉筋戡撥出+城于這樣的禱慮而產(chǎn)粧丁I擦加筋原AU根據(jù)加崩土體中筋-土之阿的基本構(gòu)造杞加筋體重取出一Itt段來研究如圏2-1所示設(shè)取出的微元體的怏度為業(yè)拉筋&面左惻受h為Ti.右側(cè)«力為“拉筋上的法向痕力為口筋帶*

3、71;#*元律土體垂童忽略不計般設(shè)筋材勻土粒之間的摩擦系數(shù)為A筋帶寬度為乩在諂t»段中土的拉力為dTdT=TS由于筋材葫而都具有摩擦力,那么土粒和擔(dān)崩的總肆擦力為*dF=2aft>dl(2-1)由此段的受力分析可符出*加果dF>dT那么筋材與土送間斤會產(chǎn)陀錯動*那;么該徹段町保持穩(wěn)定.宙以上可知.拉筋材料的優(yōu)越性叭從兩點判斷一是AWfeWx二是雯冇足糖的彈性US量和強度.滿足以上兩衆(zhòng)呵且保證筋土之間在發(fā)生錯動萌不被拉出且可以保證筋上之間的變形大救相同*d/圖2T摩擦加筋原理受力圖Fig2-1Tirediagramofthepnncipleoffiictionreinfbi

4、'cenwnt摩擦加筋隙理任加筋土扌出墻的足尺試臉（圖2.2）御到r很好的驗證.足尺試臉分析得到：<1）毎-層拉筋所受拉力沿其氏度并#均勻分布，鼓人拉力點不在筋與面板的連接處.而於在血板后-定庇離。（2）每一層加筋的最大拉力點的連線可視為加筋土體的潛在破裂面破裂面將加筋體分為主動區(qū)與穩(wěn)定區(qū).主動區(qū)的切向剪應(yīng)力指向面板，具有將加筋拉岀1：體的趨勢,穩(wěn)定區(qū)的切向應(yīng)力指向加筋的自山端（尾端）,具冇阻止拉筋被拔岀的趨勢,因此伸入穩(wěn)定區(qū)的拉筋長度可視為様擦錨I.M長度.<3）IIII:體產(chǎn)生的作用T拉筋祓面的切向剪應(yīng)力可用下式表示:t=（2-2）2bdl式中符兮意義與（2-1）一致.

5、/3，卒擦加筋理論山槪念明確簡單，因此任島模做如金屬丿川筋）加筋I(lǐng):的實際I.程中科到較廣泛的應(yīng)用.1：動IX.-祈在破製面Jf/2.】Tw穩(wěn)定區(qū)H/2穩(wěn)定區(qū)H/215"I/2圖2-2拉力沿拉筋長度的分布Fig2-2Tlvestraindistributionalongthereinforcementlength2.2準(zhǔn)粘聚理論（陳鼎中等，1992）準(zhǔn)粘聚力理論山Schlosser和Long（Broms.B.Betal.1992）引入.認為加筋上的內(nèi)摩擦角與未加筋的內(nèi)摩擦角幾乎相同，只是增加了上體的粘聚力。通和E加筋土中拉筋的彈性模量要遠遠大于填土的彈性模量，所以加筋土結(jié)構(gòu)可看做是備

6、向斤性的復(fù)合材料.Ill于填±和拉筋共同作用,所以外測強度包括了填土的抗剪力、填土與拉筋的摩陰力和拉筋的抗拉丿J，加筋土強度明顯得到了提高.這點任加筋砂圓柱土樣。耒加筋砂圓柱土樣的三軸試驗中可以得到驗證.加筋砂上比未加筋砂上強度提高，可根據(jù)庫倫理論和摩爾破壞準(zhǔn)則來解釋說期。將加筋砂岡柱七樣與耒加筋砂岡柱土樣進行三軸對比試驗就可發(fā)現(xiàn).如果未加筋砂上樣在6以及03作用下達到極限平衡.那么加筋砂土樣莊同樣大小的6作用下就達不到極限平衡處r彈性平衡狀態(tài)如圖23所示，這說明加筋砂土樣的強度握高了.強度提高的機理閘述如F：如果在試驗中我們對加筋砂土樣仍施以03井保持不變,則欲使試樣達到新的平術(shù)狀

7、態(tài)勢必增大6至啦。根據(jù)庫倫.摩爾破壞準(zhǔn)則，同時假定如筋1»后土樣的e不變，于是III圖2-3可得試樣處于新的極限平衡狀態(tài)下的數(shù)學(xué)表達式:可=瞰（45+%+2驅(qū)（45+$（2-3）式中：為加筋土樣破壞時的最大主應(yīng)力:03為作用于土樣側(cè)面的最小主應(yīng)力:0為未加筋砂的內(nèi)斥擦角：C為加筋砂土樣的“準(zhǔn)粘聚力”。將式（23）打未加筋砂土樣的極限平衡條件相比較，加筋砂土樣多了一項曲c引起的承我丿八說明公式2-3）的介理性。*t)°圖"3加筋砂與未加筋矽的應(yīng)力圜分栃1極限平衡2.彈性平衡3.新的極限平衡Fig2-3Thestresscircleanalysisofreinforc

8、edandxuireniforcedsandYang（1972）通過加筋土三軸試臉.認為加筋對土體的作用相X個附加應(yīng)力.也就是附加國爪。這就圧址初提t(yī)il的“等國爪原理”.Yang建立了芮者之間的關(guān)系:Ac=A6tan（45+p/2）/2（2-4）式中0為上體摩擦角.c為土體粘聚力。我訊的李廣信等人（介玉新1999a.1999b：李廣信1994）提出了導(dǎo)效附加應(yīng)力就是在此基礎(chǔ)上發(fā)展的,此方法是把加筋土中筋的作用等效成附加W力，從而進行冇限元計算.介玉新等1999）認為"等1血科”和“準(zhǔn)粘聚理論”在本質(zhì)1：是致的,尊效陽壓是住三軸試驗中等效模擬筋材的加筋作用,而準(zhǔn)粘聚理論模擬提高土體本

9、身強度.2.3其他理論假定231均質(zhì)尊代材料原理（何光春2000）加筋匕是-種復(fù)合體，它是由填料上與加筋材料層層交轎鋪設(shè)而成的，毎個單元由一加筋材料和-層填土形成.且相互平行間距相等,因此加筋土體可看成交普成交層關(guān)系。加筋體山很務(wù)單元層組成，加筋體的庁度b單元層相比要斥很篡。假定以單元層界面上無相對位移.毎層中三個均質(zhì)材料的平面垂直于-個直角坐標(biāo)軸，而且層面必須平行于一個彈性對稱面，那么這種正交層系可以用等代均質(zhì)材料的理論來分析.以研究加筋土住工作荷載作用下的性狀。為計算加筋體中的應(yīng)力分布,需要確定“等代尸土與加筋層系統(tǒng)的均質(zhì)正交材料的性質(zhì)、仃關(guān)荷載條件和所給結(jié)構(gòu)的幾何條件.如果耍確定等代材料

10、中一點的應(yīng)力.則可用正交層理論求須土與加筋中同一點的應(yīng)力。將未加筋上體中的臨界應(yīng)力區(qū)與加筋數(shù)盤不同、加筋方向不同、加筋材料布置不同的加筋體重的臨界應(yīng)力區(qū)進行比較,就可獲得加筋土的址佳設(shè)計。均質(zhì)等代材料分析耍求加筋體是州性體.土與加筋材料間不產(chǎn)生相対滑動。實際1：.只要上體中應(yīng)力狀態(tài)低于界面土的破壞包線.加筋材料中的主應(yīng)力小丁加筋材料的破壞應(yīng)丿J且土打加筋材料的界面剪應(yīng)力低于界面土的最大抗剪強度，都可以用均質(zhì)等代分析法進行計算。也就是說,要應(yīng)用均質(zhì)等代分析法.加筋體席左工作葡載條件下面不能任極限荷載條件下.均質(zhì)等代材料分析計樣可采川仃限元法、仃瞅差分法、邊界枳分法或枳分變換法來求解。從I程實用的角度上講,末加筋1：體和加筋體的應(yīng)力區(qū)比較判斷還有一個判定標(biāo)淮問題耍解決。均質(zhì)等代材料分析的關(guān)健是確定等代的正交材料的仃關(guān)參數(shù)。232彈塑性層板理論（何光春2000）加筋體是填土與加筋材料層層鋪設(shè)而成.把毎層加筋材料和填土看成為一個“層板單元”.整個加筋體就是由粘結(jié)在起的層板單元的有限層俎成。假定毎層單元具有唯-的確定的材料性質(zhì),則用增量分析法計算層板單元任彈塑性狀態(tài)F的位移和應(yīng)力,從中對加筋體的應(yīng)力變形特性進行分析。弾性層板理論計算般采用仃限無法進行計算，關(guān)鍵是要選擇并確定層板單元的弾型件?？蘸拖?/p>