土工格室柔性挡墙极限主动土压力计算方法

土工格室柔性挡墙极限主动土压力计算方法

　　利用有限元法分析了土工格室柔性挡墙水平变位特征，得到了墙体中部水平变位的分界点，提出了主动土压力的计算方法。分界点上部位移模式接近，采用库仑主动土压力理论计算上部的土压力，分界点下部位移模式接近绕墙脚的转动，采用水平微分单元法计算下部的土压力，并比较了计算结果与实测结果。比较结果表明:土压力计算结果与实测结果沿墙高的分布形态及增长趋势基本一致，计算值比实测值略偏小一些，偏差小为0.2kPa，大为2.9kPa，平均偏小为1.2kPa，可见土压力计算方法可靠。

　　土工格室柔性挡墙作为一种新型柔性支挡结构，特点在于施工完后，表面可以进行绿化，克服了刚性支挡结构物表面不能进行绿化的缺陷。同时，由于其墙身具有一定的柔性，可与土体协调变形，能够释放部分土压力，使墙后土体的土压力重新分布，向有利于整体稳定的方向发展。但是，由于其作用性状耦合了墙体、加筋层、墙后填土、地基四部分影响因素的相互作用，故其受力与变形性状比较复杂。在挡墙土压力研究方面，相关刚性挡墙土压力的研究比较多，相关柔挡墙土压力的研究比较少，而且大多还局限在锚桩墙和基坑开挖支护方面。土工格室柔性挡墙是采用土工格室与填料组成的复合体叠砌而成，墙体本身具有一定的柔性，与锚桩墙和基坑支护等柔性结构在材料特性、边界条件上存在很大的差异。加筋土挡墙属于柔性挡墙，相关的研究比较多，相关的设计施工已写入规范，但其作用机理与土工格室柔性挡墙的作用机理存在本质的区别。

土工格室加固浅层饱和黄土地基的有限元分析

　　基于MARC有限元软件，采用研编的单元用户子程序，对用土工格室处理浅层饱和黄土地基的效果进行了有限元分析(FEA)，结果表明:土工格室的有效影响深度为饱和黄土层厚度的50%左右，处理后的饱和黄土地基，土工格室河道治理，水平位移在影响深度范围内可减小约17%左右;竖向位移也得到了一定的减小，可减小5%左右;竖向应力值减小35%左右;土工格室的加固厚度对路堤总沉降变形影响不大，但对水平位移影响较明显;相同工况下土工格室的布置位置对处理效果影响不大。结合工程实践，对有限元分析结果和现场实测数据进行对比分析，结果表明:土工格室加固方法能有效地处理浅层饱和黄土地基。

　　采用土工格室对饱和黄土地基进行局部换填加固，形成水平向加筋复合结构体，以提高其地基承载力，在近几年的黄土地区高等级公路建设中已逐渐开始应用。笔者基于有限元软件 MARC，采用Visual Fortran 6. 5 对其进行了二次开发，编制了单元用户子程序，对浅层饱和黄土地基条件下，采用土工格室处理前后的位移特征和力学性状进行了分析，探讨了该种加固方法的适应性，同时结合甘肃省尹家庄—中川机场高速公路的工程实践，进行了现场测试，并对两者结果进行了对比，以便为饱和黄土地基处理的设计提供依据。

　客运专线土工格室复合基床的试验研究

　　研究目的：在列车荷载的重复作用下，基床结构变形是轨道结构几何尺寸恶化的重要因素之一。采用土工格室复合基床结构可以强化基床表层强度和刚度，以满足特殊路段基床结构的需要。研究方法：本文介绍了适用于客运专线的土工格室复合基床结构的4组动态模型试验。试验在室内填筑了宽7m、长4m、高1．05～1．55m的路基基床模型，采用5Hz、20-140kN动荷载模拟列车荷载，土工格室河道治理要求，每组重复加载150万次以反映列车对路基基床的重复荷载作用。为验证室内试验结果，土工格室河道治理应用，在秦沈线进行了现场动态试验。试验结果表明，土工格室可均化基床、路基的动静应力分布，明显降低基床和路基的弹性和变形，减少运营维修养护工作量，且格室越高越好。研究结论：通过与现场试验结果对比，30cm厚的土工格室复合基床表层基本能够满足客运专线对基床刚度和变形控制的要求。

　　研究目的高速列车安全舒适运行需要一个平坦的、刚度合理和稳定的轨下基础。对于有碴轨道结构，散粒材料构成的道床和基床结构在列车荷载重复作用下产生变形和弹性变形，它们是轨道变形的主要来源，前者主要影响轨道的不平顺，后者对轨道结构有着重要的影响。因此，路基基床结构变形问题是客运专线路基基床设计所考虑的主要问题。在良好的地基条件和合格的路基本体的前提下，使用合理的基床结构型式、优质的基床填料和严格控制的压实标准是控制高速铁路路基基床变形的主要手段。土工格室是由强化的聚乙烯(或聚丙希)宽带经超声波焊接(或其它方式如挤压成型)构成的网状格室结构，土工格室河道治理范围，在格室内充填土石等材料，构成具有侧向限制能力和较大刚度的结构，以达到加固土体的目的。近年来，针对土工格室在路基工程的应用进行了大量的研究工作和工程实践。本试验的目的就是通过使用土工格室复合基床结构，提高基床结构的刚度，减少重复荷载作用下的弹性变形和变形，以满足特殊路段基床结构的需要，同时，验证是否能够降低基床表层厚度，解决基床表层材料缺乏地区的材料问题。

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