基于PLAXIS的加筋挡土墙变形分析与研究

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1、DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2013．03．023基于PLAXIS的加筋挡土墙变形分析与研究周玲1，夏永红2(1．西安思源学院，陕西西安710038；2．北京四达贝克斯工程监理有限公司)摘要：随着计算机技术的发展，许多工程问题可以在室内得到部分解决。近代土力学的发展也与计算机技术的发展息息相关，有限元法已经成为解决许多复杂土力学问题的最基本途径。本文借助Plaxis软件，对土工格栅加筋挡土墙的变形影响因素进行研究和分析，对加筋挡土墙的施工和设计具有一定的指导意义。关键词：Plaxis；土工格栅；加筋挡土墙；变形中图分类号：U417。1+15文

2、献标志码：B文章编号：1672—4011(2013)03—0046—031有限元工具PLAXIS简介目前用于岩土工程的有限元分析软件很多，常用如Adina、Abaqus、Ansys、Z—soil、Plaxis等软件，这些软件各有专长。Plaxis程序应用性非常强，能够模拟复杂的工程地质条件，尤其适合于变形和应力分析；Plaxis程序能够模拟下列元素：①土体；②墙，板，梁结构；③各种元素和土体的接触面；④锚杆；⑤土工织物；⑥隧道；⑦桩基础。结合本论文研究项目的特点，含有土工格栅水平加筋体，选用自身包含土工格栅单元的有限元软件Plaxis来分析，更加直观便捷。2模型建立结合保

3、沧公路保定段高速公路2标段，选取具有代表性的断面作为研究对象，建立模型。路基宽度为28m，路堤高度6m，挡墙高度为9m，挡墙内铺设一定间距和数量的EG70R单向土工格栅，根据研究需要，分别建立不同间距、不同加筋长度的挡土墙模型。模型中土体单元采用通用的Mohr—Coulomb模型，面板采用Plate单元模拟，土工格栅采用Grid单元来分析，直观方便，简单准确。图1几何模型作者简介：周玲(1984一)，女，陕西汉中人，硕士，助教，主要从事建筑工程相关专业基础课和专业技术课程的理论和实践教学。挡墙填料的基本物理力学参数如表1所示，基本参数均为室内试验所得。土工格栅主要轴向抗拉

4、强度EA=4000kN／m。表l填料的基本物理力学参数表弹性模量摩擦角重度粘聚力材料／参数泊松比／MPa，o，(kN·m3／kPa石灰土21．60．272915．967．83计算结果分析3．1位移分析假设挡墙刚施工完，路面还未有荷载施加，则其位移云图如图2；从水平位移云图中，可以看出面板的最大水平位移发生在墙体中下部，位于墙高的0．36H处，水平位移量较小，仅为2．4mm。面板的水平位移沿墙高的变化趋势是中部大两端小，表现为拱状。从图2竖向位移云图可以看出，墙顶和墙底沉降量较小，土体最大沉降值出现在墙体中部，这与考虑施工过程，控制生死时间有关。由于面板附近与土的摩擦作用阻

5、碍了土体的沉降，使得面板附近竖向位移较小，面板的最大竖向位移也发生在中部，在刚施工完未加荷载的情况下，有限元计算的最大竖向位移为5．51nlnl，总的来说位移量不大。图2水平、竖向位移云图鲨蔷警========图3水平、竖向应力云图3．2盎力分析由图3可以看到，水平应力从墙顶到基础是逐渐增大的。最大水平应力发生在墙底部。靠近面板的水平应力等值线发生弯曲，水平应力值向减小范围内扩展，面板的水平应力反映了墙面板所受的土压力，由于加筋范围内土与筋的摩擦作用以及面板处的拉筋拉力抵消了部分水平土压力，从而使水平土压力值出现了减小的趋势。从竖向应力分布可以看到竖向应力等值线分布比较均

6、匀，沿筋长方向，。；；，l鬯竖向应力分布呈现出非线性，拉筋中间部位值偏大，两端偏小，在加筋层底部竖向应力最大，在加筋范围内面板附近垂直应力有所降低，这说明加筋起到了抑制竖向应力发展的作用。3．3影响参数分析3．3．I加筋间距对墙面板侧向变形的影响加筋挡土墙的变形破坏是由于墙面板侧向变形过大而造成的，而竖向加筋间距对墙面的侧向位移有重要影响。在加筋土结构中，加筋的主要作用是对土体的侧向变形产生约束作用，使得土体的极限强度得以提高，并抑制塑性区的产生和发展。本文通过改变加筋间距对挡墙施工刚结束后间距为0．4m、0．6m、0．8m的侧向位移进行一些探讨。在施加50kPa上覆荷载

7、后，提取结果数据(见图4)，我们也可以看到，随着加筋间距的增大，面板侧向位移随之而增大，这是由于加筋间距增大，加筋对填土的锚固作用减弱了，使得土体的侧向约束作用减小，在侧向土压力作用下向外层产生位移。从间距0．4m到闯距0．8m，面板侧向位移在同一高度下的递增速度也愈来愈大，同时也使得曲线也愈来愈陡，说明面板也愈加的鼓胀。9罢6挺鼻3O问距0．4m闻臣0．6m间距0．8m05lO1520．水平位i5／mm图4不同加筋间距水平位移沿墙高分布一般认为拉筋间距越小，加筋效果越显著。但是，拉筋间距并不是越小越好，过小容易造成“超筋土”