包裹式加筋土桥台桩—加筋土体间相互作用数值分析.pdf
《包裹式加筋土桥台桩—加筋土体间相互作用数值分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《包裹式加筋土桥台桩—加筋土体间相互作用数值分析.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、75交通科技与管理工程技术0引言土工合成材料加筋土(Geosynthetic Reinforced Soils,简称 GRS)是由压实填土与土工合成材料(主要是土工格栅和土工织物)交替铺设构成的复合体。在加筋土中,加筋材料(下文简称为“筋材”)弥补了填土抗拉强度低的缺陷,通过筋土之间的摩擦、嵌锁作用,限制了筋材周围土粒的侧向位移,为土体提供侧限约束力,从而提高加筋土体的强度和刚度。土工合成材料加筋土技术以其适应性强、节省投资、低碳环保等优势,在公路、铁路等土木工程领域得到了广泛应用。包裹式加筋土桥台是由加筋材料与填料相互交替形成的桥梁承载结构,因此被广泛运用于道路桥梁系统中。此外该技术还具有施
2、工快速、碳排放少、节约成本良好等特点1。该桥台采用桩体进行桥梁竖向荷载承担,而探究桩体与加筋土体之间的相互作用规律至关重要。PLAXIS 是 1987 年荷兰 Delft Technical University 专门研制开发的岩土工程有限元软件,适用于岩土工程变形计算、稳定性分析以及地下水渗流等,能解决岩土工程中的二维和三维稳定性、变形等问题,还能模拟复杂的工程地质情景,具有很强的实用性。现有关于包裹式加筋土桥台分析桩土关系的研究主要有原型试验与模型试验。现场试验方面,Pierson 等人研究了不同桩体偏移距条件下桩体受水平荷载时桩与加筋土之间的相互作用2-3,结果发现桩体偏移距为 2 倍桩
3、直径时的水平承载力比桩体偏移距为 4 倍桩直径时的水平,承载力下降 50%,而群桩中单桩水平承载力下降20%。Nelson 采用空心桩进行了相似的现场试验4。而模型试验方面,Mohammed 通过 18 个缩尺模型试验5,探究了桩体偏移距、桥台高度、加筋间距、加筋长度、筋材与面层连接方式等因素对桩体水平承载力的影响。试验结果表明,桩体的水平承载力随桩体偏移距和桥台高度增加而增加,而桥台面板处的水平位移和受到的侧向土压力减小;桩体的水平承载力随筋材长度的增加而增加;随着加筋间距的增加,桩体水平承载力逐渐降低,而桥台的水平位移增加。目前利用 PLAXIS 3D 对包裹式加筋土桥台的研究较为少见,而
4、该文利用 PLAXIS 3D 建立包裹式加筋土桥台数值模型,主要探讨了加筋间距与墙前挡土条件对桩土间相互作用影响规律。1模型建立1.1本构模型选择PLAXIS 为用户提供了丰富的土体本构模型,如摩尔 库伦模型、节理岩石模型、土体硬化模型、软土模型等。综合对比分析各模型,考虑加筋土复合体可能出现的弹塑性表现,该数值模将采用摩尔库伦模型来模拟土体材料。1.2模型参数确定加筋填土材料参数通过室内试验获得,桩体与非加筋区填土参数采用 Jawad 等6研究参数,混凝土砌块的材料参数采用 Huang 等7-8使用的参数,模型材料参数见表1。模型界面参数采用Hatami等9的研究数据,见表2。设置三组模型,
5、使用不同加筋间距与挡土条件,见表 3。模型高度为 9.6 m,其中地基土高 3 m,挡墙高 6 m,柱高 9.6 m,桩径 1.5 m,模型宽度 7.2 m,筋材长度 4.8 m,混凝土砌块尺寸为长 40 mm 宽 20 mm 高 20 mm。收稿日期:2023-09-28作者简介:余晓晓(2000),男,硕士,研究方向:加筋土桥台。包裹式加筋土桥台桩 加筋土体间相互作用数值分析余晓晓(同济大学,上海 200092)摘要在包裹式加筋土桥台中桥梁荷载主要由柱式台承担,加筋土体与桩之间存在相互作用受地基变形、加筋土体变形和交通荷载等的影响,使加筋土桥台的工程应用存在不确定性。文章使用 PLAXIS
6、 3D 软件建立 3 组包裹式加筋土桥台的数值模型,分析了加筋间距与墙前挡土条件对桩 土相互作用的影响。研究结果表明,桩对土体既有挤压作用也有阻挡作用,但以挤压作用为主,且在上 1/3 墙高处出现,越靠近顶部挤压作用越明显;增大加筋间距能明显提高上部桩对土体的挤压作用,而墙前挡土对桩土挤压作用没有额外提升。关键词包裹式加筋土桥台;桩 土相互作用;数值分析;加筋间距;墙前挡土中图分类号U443.21文献标识码A文章编号2096-8949(2023)23-0075-042023 年第 4 卷第 23 期76交通科技与管理工程技术表 3模型试验方案组名桩体偏移距/m 加筋间距 Sv/m面板前水平约束
7、A1.50.4无B1.50.4有C1.50.6无1.3荷载与边界条件原型工程为非承压加筋土桥台,加筋区域不承受竖向荷载,加筋区域外的区域在正常使用时会承受道路荷载、车辆荷载等,相关规范要求可取荷载值为 20 kPa,几何模型上边界为自由边界,四周除挡土墙临空面外均施加活动滑动约束,底部施加完全固定约束。1.4模型建立过程先使用 Auto CAD 软件建立了三维模型,模型包括实体与面,然后导入至PLAXIS 3D软件中。建立材料库时,使用表 1 与表 2 的参数,分别建立正负界面单元,然后在各模型土工格栅对应位置建立土工格栅结构单元,并将材料库中的材料对应赋予相应单元。在挡墙左右两侧、后部及底部
8、赋予边界条件,设置荷载大小为 20 kPa。模型建立完成后,进行网格划分,使用 PLAXIS 自带的自动划分网格功能,单元分布水平为中等。由于该试验不考虑渗流等影响,故不设置渗流条件。分布施工时,先激活边界条件与地基土单元,然后分层激活土体、面板、土工格栅及相应的界面单元,直到挡墙整体结构激活完毕,判定为施工阶段完成。然后重置位移,施加表面荷载,模拟正常使用状态,计算完成后使用此阶段数据进行数值分析。模型建立完成如图 1 所示。2结果分析2.1面板侧向位移 面板高度侧向位移曲线见图 2,显示了各组的面板侧向位移随高度的变化而变化。除 C 组外面板侧向位表 1模型材料参数材料本构模型参数加筋填土
9、莫尔库伦E=20 MPa,=33.8,=0.3,=18 kN/m3被挡土莫尔库伦E=20 MPa,=35,=0.3,=17 kN/m3,c=1 kPa地基土莫尔库伦E=20 MPa,=48,=0.3,=18 kN/m3桩线弹性E=30 GPa,=0.3,=25 kN/m3墙面砌块线弹性E=2 GPa,=0.25,=15 kN/m3注:E=弹性模量;=内摩擦角;=泊松比;=重度;c=黏聚力。表 2模型界面参数界面参数桩填土i=30,kn=33 MN/m/m,ks=15 MN/m/m桩地基土i=41,kn=15 GN/m/m,ks=15 GN/m/m,ci=230 kPa,ti=640 kPa面板
10、砌块(竖直)i=19.5,kn=40 MN/m/m,ks=40 MN/m/m面板砌块(水平)i=57,kn=40 MN/m/m,ks=40 MN/m/m,ci=46 kPa土工格栅JMD=1 300 kN/m,JCMD=130 kN/m,i=42,kn=95 MN/m/m注:i=界面内摩擦角;ci=界面黏聚力;ti=界面拉伸黏结强度;kn=界面法向刚度;ks=界面切向刚度;JMD=纵向拉伸强度;JCMD=横向拉伸强度。图 1模型示意图图 2面板高度 侧向位移曲线移最大值均在距离面板顶部 H/3 处,呈现典型的“鼓肚”形态,与实际情况一致,而三组试验靠近面板顶部均出现面板侧向位移增大的现象,结合
11、桩的侧向位移曲线,推测是因为桩体对土的挤压作用越靠近挡墙顶部越明显,C 组表现尤为明显。B 组面板侧向位移比 A 组减少约20%,说明墙前挡土对面板侧向位移有减小作用。C 组面板侧向位移较 A 组增大了约 8%,越靠近面板顶部增加率越大,面板顶部增大率为 29%,说明增大加筋间距会增77交通科技与管理工程技术加挡墙面板的侧向位移。2.2桩体侧向位移各组桩体侧向位移沿高度分布图见图 3,其中桩高从加筋区域底部起算,可知桩体侧向位移随高度增大而增大,且二者呈现良好的线性关系。中下部桩体侧向位移要小于面板侧向位移,上部桩体侧向位移大于面板侧向位移。B 组桩体侧向位移比 A 组减小约 20%,说明墙前
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 包裹 式加筋土 桥台 加筋土体间 相互作用 数值 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。