交通荷载下加筋土桥台工作性能试验研究

加筋土桥台因其具有良好的复合体特性,被广泛应用于各项工程建设,研究它在实际工程条件下的工作性能对其设计和推广具有重要意义。加筋土桥台在服役过程中主要承受交通荷载作用,通过室内大比例缩尺模型的加速应力试验,研究交通荷载条件下加筋土桥台的工作性能,考虑加筋间距与筋材刚度的影响,综合分析了不同交通荷载等级和循环次数下桥台变形与筋材应变的变化规律。研究结果表明,加筋土桥台在交通荷载作用下整体变形随循环次数趋于收敛,其顶部沉降、面板水平位移与筋材应变均远小于规范给出的阈值;各变形值随加载时间呈阶梯状发展,不同条件下变形收敛趋势有所差异;增大筋材刚度和减小加筋层间距有利于控制桥台的变形,筋材刚度对变形的控制作用要优于加筋间距;交通荷载作用下面板水平应变与顶部竖向应变并不满足2倍关系,二者之间的定量关系有待进一步研究。     

路面荷载下包裹式加筋土桥台变形的试验研究

采用土工合成材料加筋土技术,建造包裹式加筋土桥台可以缩短桥梁跨度,提升桥台整体性能。为研究加筋间距、墙趾水平约束和土工格栅绕桩方式对桥台变形的影响,考虑道路面层荷载的作用,完成了4组静载模型试验。研究结果表明,在路面荷载作用下,包裹式加筋土桥台结构稳定,整体变形小。监测结果显示,加筋土桥台内桩柱的存在减小了桥台的侧向变形;墙趾水平约束的存在可以限制桥台的变形;减小加筋间距及采用刚性套管的格栅绕桩方式可增强桥台加筋土体的刚度和整体性,减小面板的水平位移,提高包裹式加筋土桥台的工作性能。研究成果对包裹式加筋土桥台工程设计具有借鉴价值。     

动载下土工格栅加筋桥台挡墙承载性能分析

为研究加筋土桥台结构在顶部条基动载作用下的动力响应问题,通过MTS伺服加载系统施加循环动载,开展室内加筋桥台挡墙动载破坏试验,对比分析3种格栅长度和3类格栅型式的加筋土挡墙沉降及面板水平位移、土压力、筋材应变等参数的分布规律,揭示加筋桥台挡墙的动力承载性能。试验结果表明：在循环动载下不同格栅长度及型式的加筋桥台挡墙破坏模式存在差异,M、A、B型格栅加筋长度 1.0H（H为挡墙高）的挡墙破坏模式均为冲切剪切破坏,A、B型格栅 0.7H和 0.4H的挡墙破坏模式为局部剪切破坏。加筋桥台挡墙面板侧移随筋材长度增加依次减小,A型格栅加筋土挡墙侧移系数总体上相比B型小。桥台挡墙因加筋格栅长度及型式不同导致动土压力衰减规律差异明显,当 1.0H时M型及A型筋材竖向动土压力衰减系数沿墙高呈抛物线函数模型,当 0.7H时,A型和B型筋材竖向动土压力衰减系数沿墙高皆呈指数函数模型。     

加筋土柔性桥台复合结构抗震性能的试验研究

土工合成材料加筋土柔性桥台复合结构(GRS-IBS)是一种可以实现桥梁一体化设计施工的新型技术,针对该种结构的抗震性能的研究还不多。通过一组振动台缩尺模型试验,研究GRS-IBS结构的抗震性能,研究结果表明,GRS-IBS结构具有良好的抗震性能,在强震作用下(地震波的峰值加速度达到1.0g)能保持良好的整体稳定性能,仅在桥台面层顶部出现较小的外倾变形(最大变形约为桥台高度的2%)和桥头处轻微的差异沉降;由于地震波的方向性和波形不对称,两侧桥台受到不同的指向临空面的惯性力作用,桥跨结构的存在可使其附近区域的加筋土体所受的惯性力通过桥跨结构传递协调趋于一致;减小桥台的加筋间距有利于提高加筋桥台的抗震性能,主要表现在减小结构变形及分担筋材轴力方面。     

顶部条形基础作用下加筋挡墙性能的试验研究

针对加筋挡墙顶部受条形基础载荷作用时的工作性能开展试验研究,分析条形基础距挡墙面板距离对基础极限承载力、加筋挡墙变形特点、筋材应变和破坏模式的影响。试验结果表明：基础极限承载力随基础偏移距离 增加呈现先增大后减小的趋势,且在 为 （ 为挡墙高度）时达到最大值;条形基础加载至破坏前一级载荷时,基础沉降与挡墙高度比值均小于2%,面板水平位移与挡墙高度比值均小于1%,且当 小于0.6时,面板顶部水平位移明显大于中底部;各层筋材中应变最大值随 增加而逐渐向远离面板方向发展,且筋材最大应变由最初出现在顶层而转向中间层;顶部受条形基础载荷作用下加筋挡墙破坏以3种模式为主,即顶层面板挤出的浅层破坏、破坏面沿基础边缘发展并向深部推进和加筋挡墙整体破坏。     

土工格栅加筋土地基平板载荷试验研究

在近年来的岩土工程实践中,土工合成材料加筋土技术得到越来越广泛的应用。采用平板载荷板试验方法,进行了多组加筋砂土地基模型试验,监测和分析了不同加筋材料（双向格栅与四向格栅）和加筋层数对土工格栅加筋土地基承载特性的影响。研究结果表明：土工格栅加筋土地基与无筋地基相比,承载性能得到改善,双层加筋明显优于单层加筋;土工格栅加筋限制了浅层地基的侧向变形,相同荷载下地基沉降减小,可恢复变形增大;模型试验中测得加筋材料应变和拉力很小,与土工格栅强度相比,拉伸模量对加筋土地基承载力的贡献更大。     

循环荷载及静载下土工格室加筋路堤模型试验研究

为探究土工格室加筋路堤在循环荷载及静载下的各种性能,利用美国GCTS公司的USTX-2000加载装置进行加载,通过改变加筋层数、格室高度,格室焊距对土工格室加筋路堤进行一系列模型试验。对各种工况下加筋路堤极限承载力、长期循环荷载及固定振次循环荷载后极限承载力的变化进行研究。试验表明,土工格室加筋能显著提高地基极限承载力并能显著减小坡顶和坡中临界破坏时的法向累积变形,在加筋间距一定的情况下,加筋层数增加和格室高度增大均可不同程度提高极限承载力并减小临界破坏时坡顶法向累积变形,格室焊距的减小也可在一定程度提高极限承载力,格室焊距对边坡法向变形影响不大;长期循环荷载下固定间距加筋层数对路堤竖向累积沉降量影响不大,而对边坡坡顶法向累积变形有一定影响,格室高度增大和格室焊距减小均可不同程度减小路堤竖向累积沉降量和坡面法向累积变形;越靠近加载点处,路堤土压力值受加筋影响越显著,加筋提高了土体刚度和密实度,使加筋路堤土压力值较无筋路堤明显增大;对于无筋路堤,改变动载幅值和振次均导致振后极限承载力有不同程度的降低,而对于加筋路堤,当动载幅值≥30 kPa或动载振次≥1 000时,振后极限承载力均有不同程度的提高。     

加筋土边坡的破坏形式

了解加筋土边坡的破坏形式有助于加筋土边坡的设计和施工监测。对不同形式的加筋土边坡进行离心模型试验,绘制了边坡的破坏形式。试验结果表明:加筋土边坡能够保持较好的整体性,一般不会像未加筋边坡那样突然坍塌; 坡面附近土体内部可能先于坡顶产生裂缝,因此在实际工程中观察到显著的坡顶裂缝后,应当意识到在坡面附近的坡体内部也可能产生了裂缝。一般情况下筋材模量越大加筋效果越好,但在筋材和土接触面强度一定的情况下,筋材模量增大到一定程度后继续增大筋材模量是没有太大意义的。     

水平加筋地基极限承载力的极限上限分析法

水平加筋是广泛应用的软土地基处理方法之一,而水平加筋地基极限承载力的确定是其地基处理设计的重要依据。因此,首先结合条形基础下水平加筋地基的工程特点,在探讨其承载机制和破坏特点的基础上,考虑破坏间断面上筋材与地基土体的变形协调,构建出反映加筋参数变化影响的可变破坏模式及机动允许速度场;然后,在此基础上,通过重点研究筋材的能量耗散分析方法,并引入上限极限分析理论,建立出条形基础下水平加筋地基极限承载力分析模型,再引入序列二次规划优化分析理论,建立出条形基础下水平加筋地基极限承载力确定方法,它能充分反映加筋设计参数对地基破坏模式及承载力的影响;最后,通过试验结果与该方法及现有同类分析模型结果的比较分析,表明了该模型与方法的合理性与可行性。     

稻壳灰加筋土力学性能研究

稻壳灰与土体混合应用,一方面废弃资源再利用,环保,又可增强土体强度。通过三轴试验,研究不同比例稻壳灰混合黏土及其加筋土应力?应变性能、强度特性以及不同应变水平下模量、偏应力及加筋强度比等土体变化特征。试验结果表明,随稻壳灰比例增加,混合土最大干密度显著减小,最优含水率显著增加。添加不同比例稻壳灰对加筋土抗剪强度有较大影响,10%～15%稻壳灰比例下,加筋稻壳灰混合土初始切线模量和应力峰值达到最大,抗剪强度较优。与土工织物加筋稻壳灰混合土相比,土工格栅加筋稻壳灰混合土偏应力及抗剪强度更大,土工格栅层数对土体抗剪强度增大效果更明显,对应的应力?应变曲线拐点也更突出。试样弹性模量与稻壳灰比例及筋材种类、层数有关,加入稻壳灰后,土体弹性模量增长显著,土工格栅加筋稻壳灰混合土较优比例下可增加1.5倍多,稻壳灰及筋材均能有效提高土体强度。随加筋层数增加,稻壳灰混合土加筋强度比明显增大,与围压关系较小。     

土工织物加筋柔性台背路堤非线性计算与评价

近年来，加筋土结构的柔性桥台开始应用于工程实践，这种结构有可能在根本上防止桥头跳车的产生。为了研究这一特殊路堤结构的数值模拟计算方法，本文在考虑土的固结和土体的非线性应力应变关系的基础上，利用非线性有限元数值方法对土工织物加筋柔性台背路堤的受力性状和破坏机理进行了分析。分析结果表明，将铺有土工合成材料的桥台路堤看作由土体、土工合成材料、土体-土工合成材料界面组成的独立的平面应变三层连续体系，进行数值计算是行之有效的。计算结果显示，土工织物加筋可以有效减少桥台路堤50％的均匀沉降和66％的非均匀沉降，并能增加台背路堤的稳定性。现场监测表明，本文采用的数值模拟方法与实际工程具有一致性。     

整体式桥台地震反应机理分析

整体式桥是一种新的桥型,能够极大地节省长期维护和运营费用,值得在国内大力推广应用,但目前对整体式桥台在地震作用下的动力反应还很缺乏认识。通过对典型的单跨整体式桥台的地震反应进行动力数值模拟,分析了地震加速度峰值、桥台高度、桥梁跨度等主要因素的影响及其机理,并探讨了桥台后增加柔性隔离层及采用加筋土这两种措施的减震效果。结果表明,目前桥台抗震规范采用的M-O方法不能合理地描述整体式桥台后动土压力的大小和分布,其预测结果偏不安全;柔性隔离层虽然可以减小桥台后的动土压力,但同时也会导致较大的桥台变形和弯矩;填土中加筋能够提供水平拉力,可以有效减小地震作用下桥台的最大弯矩和水平位移。     

用非线性模型评价加筋柔性台背路堤

在考虑土的固结和土体的非线性应力应变关系的基础上,利用非线性有限元数值方法对土工织物加筋柔性台背路堤的受力性状和破坏机理进行了分析。分析结果表明,将铺有土工合成材料的桥台路堤,看作由土体、土工合成材料、土体-土工合成材料界面组成的、独立的平面应变三层连续体系,进行数值计算是行之有效的。计算结果显示,土工织物加筋可以有效减少桥台路堤50%的均匀沉降和66%的非均匀沉降,并能增加台背路堤的稳定性。现场监测表明,本文采用的数值模拟方法与实际工程具有一致性。     

石灰粉喷桩在南店村大桥淤泥质地基加固的应用

根据某高速公路南店村大桥地基因淤泥质土含水量大于30％而承载力低的实际情况，采用石灰粉喷桩，加固处理南店村大桥桥台软基。根据开挖与动测结果，满足桥台地基承载力不小于150kPa的要求。该方法具有设备简单、施工方便、经济效益好的特点。     

土石混填料台背回填柔性加筋注浆技术加固试验研究

通过采用柔性加筋注浆技术处理台后回填土现场试验研究并结合室内试验的方式,研究了柔性加筋注浆新技术处理湘西红砂岩土石混填台背的施工工艺特性、加固实现机制和加固效果。现场试验及质量测试表明,水平柔性加筋注浆新技术处理湘西红砂岩土石混填台背施工工艺简单、加固效果良好,具有较好的开发应用价值。同时,现场试验过程取得大量施工参数和试验数据,为改进该新技术的设计计算及施工参数、完善施工工艺获得素材; 对有效预防和减少桥头跳车现象的发生,保证行车的舒适和安全也提供了可供选择的新方式。     

Experimental Study of Bearing Capacity of Granular Soils,Reinforced with Innovative Grid-Anchor System

The pull-out resistance of reinforcing elements is one of the most significant factors in increasing the bearing capacity of geosynthetic reinforced soils. In this research a new reinforcing element that includes elements (anchors) attached to ordinary geogrid for increasing the pull-out resistance of reinforcements is introduced. Reinforcement therefore consists of geogrid and anchors with cubic elements that attached to the geogrid, named (by the authors) Grid-Anchor. A total of 45 load tests were performed to investigate the bearing capacity of square footing on sand reinforced with this system. The effect of depth of the first reinforcement layer, the vertical spacing, the number and width of reinforcement layers, the distance that anchors are effective, effect of relative density, low strain stiffness and stiffness after local shear were investigated. Laboratory tests showed that when a single layer of reinforcement is used there is an optimum reinforcement embedment depth for which the bearing capacity is the greatest. There also appeared to be an optimum vertical spacing of reinforcing layers for multi-layer reinforced sand. The bearing capacity was also found to increase with increasing number of reinforcement layer, if the reinforcement were placed within a range of effective depth. The effect of soil density also is investigated. Finally the results were compared with the bearing capacity of footings on non-reinforced sand and sand reinforced with ordinary geogrid and the advantages of the Grid-Anchor were highlighted. Test results indicated that the use of Grid-Anchor to reinforce the sand increased the ultimate bearing capacity of shallow square footing by a factor of 3.0 and 1.8 times compared to that for un-reinforced soil and soil reinforced with ordinary geogrid, respectively.     

Bearing capacity of square footings on reinforced layered soil

In the present study, an approximate method has been suggested to calculate the ultimate bearing capacity of a square footing resting on reinforced layered soil. The soil is reinforced with horizontal layers of reinforcement in the top layer of soil only. The pre requisite to the method is the ultimate bearing capacity of unreinforced layered soil, which can be determined from the methods already available in literature. The results have been validated with the model tests conducted on two layered soil compacted at different densities and the top layer reinforced with horizontal layers of geogrid reinforcement.