土工加筋結(jié)構(gòu)受力機理的

土工加筋結(jié)構(gòu)受力機理的分析摘要：文章介紹了加筋土工作原理及利用有限元對土工加筋結(jié)構(gòu)受力機理進行分析研究，得出土工加筋結(jié)構(gòu)受力機理的一般規(guī)律性，對以后土工加筋結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工有一定的指導(dǎo)作用。關(guān)鍵詞：土工加筋加筋機理結(jié)構(gòu)受力1前言土工加筋技術(shù)（EarthReinforcement）是一種在土工構(gòu)筑物中或原位土體中埋設(shè)抗拉性能較好的材料而使整個土工系統(tǒng)的強度和穩(wěn)定性等力學(xué)性能得到明顯改善的土體加固方法?，F(xiàn)代用于支擋結(jié)構(gòu)的加筋土方法是1971由法國建筑師Vidai首創(chuàng)。從1980年以來，開始使用土工格柵用作加筋。在過去的30多年里，37個國家已修建了2萬余座加筋土結(jié)構(gòu)，其面積超過7百萬平方米。加筋土技術(shù)在七十年代引入中國，自1979年第一座8m高加筋土擋墻在云南建成以來，土工加筋技術(shù)應(yīng)用和研究在我國得到了極大重視。并大量推廣應(yīng)用到公路路堤工程、港口護岸工程、柔性橋臺工程等特殊工作環(huán)境下的工程結(jié)構(gòu)中。如：三峽水電工程、秦山核電站、青藏鐵路工程、洞庭湖大橋等。2土工加筋工作原理1．1加筋土邊坡系統(tǒng)組成加筋土邊坡支擋結(jié)構(gòu)主要由加筋材料、面層系統(tǒng)和回填材料三大部分組成(見圖2-1)。1.2摩擦加筋原理在加筋土結(jié)構(gòu)中,由填土自重和外力產(chǎn)生的土壓力作用于墻面板,通過面板上的拉筋連接件將此壓力傳遞給拉筋,企圖將拉筋從土中拉出。而拉筋材料又被土壓住,于是填土與拉筋之間的摩阻力阻止拉筋被拔出。因此,只要拉筋材料具有足夠的強度,并與土產(chǎn)生足夠的摩阻力,則加筋土體就可以保持穩(wěn)定。在條帶式加筋土擋墻中,墻體由于受土體的推力產(chǎn)生破壞時(暫將加筋土體看成無加筋土體),依據(jù)朗金理論,沿主動破裂面將墻體分為主動區(qū)和穩(wěn)定區(qū)。下滑土楔體自重產(chǎn)生的水平推力對每一層拉筋形成拉力,欲將拉筋從土中拔出,而穩(wěn)定區(qū)土體與筋帶的摩擦阻力阻止拉筋被拔出。如果每一層拉筋與土體的摩擦阻力均能抵抗相應(yīng)的土推力,則整個墻體就不會出現(xiàn)滑動面,加筋土體的內(nèi)部穩(wěn)定就有保證。設(shè)每層筋帶所受的土體水平推力為T,則：式中：σ為法向應(yīng)力;l為筋帶長度;f為拉筋與土粒間的摩擦系數(shù);b為拉筋筋帶寬度;L2為拉筋在穩(wěn)定區(qū)的長度。1.3準(zhǔn)粘聚力原理加筋土結(jié)構(gòu)可以看作是各向異性的復(fù)合材料,通常采用的拉筋,其彈模遠大于填土。在這種情況下,拉筋與填土的共同作用,包括填土的抗剪力、填土與拉筋的摩擦阻力及拉筋的抗拉力,使得加筋土的強度明顯提高。圖2-2所示,加筋后筋土界面上的土工格柵與土之間的表面摩擦力、土工格柵孔內(nèi)的土與孔外土顆粒與土工格柵的橫向筋肋之間的作用力土之間的表面摩擦力三種摩擦力變化。壟圖奉2-1巡竹土工格柵加筋域支擋結(jié)構(gòu)環(huán)3裁土工加筋研受力機理分析腫3危.舊1曾計算模型及參截數(shù)裙爪采用有限元軟葬件做ANSY漢S族來模擬欣土烤工加筋結(jié)批構(gòu)受力機理，諒試驗工程的結(jié)竄構(gòu)源模型天如圖杠3-1管所示檢。芝圖都2-斧2診增齊土工格柵與土飄之間的相互作沙用胡圖毫3-芝1窮土工加筋擋草墻斷面圖易依據(jù)試驗工程冊的實際結(jié)構(gòu)建擊立有限元模型樓，周圍土體的乘計算范圍定義涌為：沿水平方飄向和豎直方向聰延伸閥3嶺倍坡高，即炸15m兆。柿分析的本構(gòu)模初型選用巖土工凍程中常用脈的腳Drucke半r-Prag睛e類r晝彈塑性模型，芒在主ANSY排S尚中通胸過逃D屢P件材料來實現(xiàn)，年由于面板與填奮土、填土與面底板、基礎(chǔ)與混恢凝土墊層之間拾的剛度相差較評大榆,選為了模擬受荷辰過程中不同材香料之間的滑移熟現(xiàn)順象礦,茫有限元分析中碑在兩種不同材相料之間設(shè)置夏了介Goodma辱n等接觸面單元沙。吩Goodma石n大單元能較好地跳反映接觸面切臣向應(yīng)力和變形涉的發(fā)黎展勇,饑能考慮接觸面汁變形的非線性射特挪性完,鏡形式簡蘆單霞,頸應(yīng)用方便律。模型網(wǎng)格劃簽分選用自由網(wǎng)丘格劃分。噴根據(jù)試驗工程籃實際的工程地沖質(zhì)條件確定有跳限元模型的材券料參數(shù)，列于描表蔥3允-1還。潮有限元模型的場材料參數(shù)冊猜鉛表槍3探-1拌彈性模量款（欺M醫(yī)p宜a只）掌泊松比昏飽和叢容重（?。┍芴烊华z容重蠢（根）霜粘聚力拒(膠K激p零a稈)矩內(nèi)摩擦角飛（編°新）借加筋區(qū)土體下9.7插0.3概20.8守18.7位8僑33胸素填土受9.7紗0.3壞19.6仍17.9膏2謀31陽花崗巖強風(fēng)化曉層竹40糕0.25耕23.2坊22.0虎20由35典花崗巖中等風(fēng)狡化層堂980潮0.22粒26.6滲26.2皆400蔽41盈3.2騎加筋伏擋墻梁的有限元分析凈及束結(jié)果平駐爸3.2邊.型1熊側(cè)向位移確分析結(jié)果如畝圖曉3-矮2尸、港3-椅3疑所示：份潑（種1活)夾土工格柵加筋景有效的減小了汪邊坡的側(cè)向位蔽移尺。日購（拿2潔)績捎加筋邊坡的水極平位移分布較哪均勻，減少了覽土體的主應(yīng)力壽差毫。如階圖報3站-慨3斃(燈a)瓶中水平位移衡曲線出現(xiàn)有規(guī)求律的反復(fù)波折豎，從對應(yīng)位置份可以發(fā)現(xiàn)，波頌谷點即位移相閥對較大的地方坑都出現(xiàn)般在每一個加筋氧土層的中間部蚊位，而靠近筋橫材的土體的水價平位移相對有塘所減小。（（a）加筋邊坡（b）未加筋邊坡圖3-2水平位移分布云圖（（a）加筋邊坡（b）未加筋邊坡圖2-18坡面上節(jié)點水平位移曲線紗3.2駱.2堤吐應(yīng)力水平妥分析結(jié)果：輝語（疫1帳)詞加筋邊坡相對稅于未加筋邊坡僅，其平均等效過應(yīng)力減小偏5.2%股。亞?。?菌)單對于加筋邊坡窩，在坡面上各伸加筋土層中間欠部位出現(xiàn)了塑諒性區(qū)；對于未夏加筋邊坡，塑姨性區(qū)集中出現(xiàn)笛在坡趾點附近濕。脊查（貸3起)薯加筋邊坡中最熱大剪應(yīng)變是未僅加筋邊坡最大不剪應(yīng)變的石25.5%秘。擠3.2元.3助番接觸摩擦力讓分析結(jié)果如況圖厘3-績4安、具3-慚5街所示：刷睡制（附1乞)換土工格柵與土察之間的接觸基凡本上都處于粘廟合狀態(tài)。既絹（釘2棉)燕每一層土工格獎柵上的接觸摩顧擦力從坡內(nèi)向揚坡面成拋物線澤增大。寨甲（古3梯)裳淺層土工格柵裁，承受的拉力再較小，介面摩且擦力僅在靠近佩坡面前端發(fā)揮初出來器。割（遷4夢)及搭深層土工格柵們，承受的拉力農(nóng)較大，后端土絕工格柵上的接夜觸摩擦力逐步座成為提供摩阻切力的主要區(qū)域逢，翁這說明土與土礎(chǔ)工格柵上的摩籌擦效應(yīng)的發(fā)揮赴是隨拉力的增雅大而逐步向坡怖內(nèi)沿伸的。圖3-4圖3-4土工格柵上界面接觸摩擦力分布圖圖3-5土工格柵下界面接觸摩擦力分布圖知3.2煩.4聰.嫂安全系數(shù)與塑壘性分析結(jié)果如蚊圖戒3-籃6墳所示：患授（射1柱）妹未加筋邊坡的塊安全系數(shù)為慢1.04罩，加筋陡坡的鄉(xiāng)安全系數(shù)為來1.64近。玩燦（汁2治）先加筋作用的存片在，阻斷了趨坊勢滑移面進一網(wǎng)步沿伸到加筋賣區(qū)域穩(wěn)。轎材（筐3湊）寧未加筋邊坡塑騙性區(qū)條帶與接勤觸摩擦力的峰堪值點的連線對舊應(yīng)動。(a)(a)加筋邊坡(b)未加筋邊坡圖3-6塑性區(qū)分布（K=1.0）4結(jié)語留本文對坑土工加筋工作形原理及土工加莫筋擋墻仔結(jié)構(gòu)優(yōu)受力機理進行闊了有限元吧模擬分析漸，得出了棄土工加筋擋墻顛結(jié)構(gòu)縮受力機理押的扔規(guī)律性。餡目前口，倍隨著計算機技匠術(shù)及數(shù)值計算雄理論水平的不疼斷提孟高姓,惑對加筋土擋墻電結(jié)構(gòu)受力機理壁的攪有限