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1、第6期广东水利水电No.62011年6月GUANGDONGWATERRESOURCESANDHYDROPOWERJun.2011模块式土工格栅加筋挡土墙工作性态数值分析12汪军,吴海民(11广东河海工程咨询有限公司,广东广州510635;21河海大学水利水电学院,江苏南京210098)摘要:加筋挡土墙工作性态的预测和评价是工程设计中的关键技术之一。结合某边坡工程中一座模块式土工格栅加筋3D挡土墙结构,采用大型岩土工程专业分析程序FLAC对该结构的施工和运行状态进行了数值模拟,经计算分析得到了挡墙的侧向变形、墙背土压力、塑性区范围、筋材的应力分布等工作性态规律,为工程
2、设计和安全评价提供一定的依据和建议。关键词:加筋挡土墙;土工格栅;数值分析;有限差分法;工作性态中图分类号:TV47614文献标识码:B文章编号:1008-0112(2011)06-0012-03引言栅加筋挡土墙进行数值分析。该程序在计算中采用模块式土工格栅加筋挡土墙因其造价低廉、对地基“混合离散化”技术和拉格朗日分析,可以准确地模拟条件适应性大、具有较高的抗震性能以及能提供很好的土体材料的屈服、塑性流动、软化直至大变形;能够模拟[1]视觉效果等优点而得到迅速发展。模块式土工格栅只能抗拉不能抗压的柔性土工格栅;运用生死单元技术加筋挡土墙受力变形特性复杂,影响因素众多
3、。在加筋来考虑施工时分级填筑;筋材与面板采用刚性连接;并挡土墙的设计和施工过程中,需要对其工作性态进行预且采用接触面单元来考虑土体与筋材、土体与面板模块测和计算分析,以评价其施工和运行过程中的安全程以及面板模块之间的接触作用。该程序能够合理地预[7]度。测加筋挡土墙的侧向变形。加筋挡土墙的计算分析方法主要有传统的极限平112本构模型[2]衡法和近年来发展起来的数值计算方法。与前者相加筋挡土墙地基和填土均采用符合Mohr-Coulom比,数值计算方法不仅可以计算土体和筋材应力应变状屈服准则的理想弹塑性模型。预制混凝土模块和土工态,还可以反映复杂的边界条件,模拟施工过程
4、以及考格栅均采用线弹性模型。土体与筋材、土体与面板模块虑土体与筋材之间的相互作用。在土工格栅加筋挡土以及面板模块之间运用符合Mohr-Coulomb抗剪强度墙的数值模拟以及设计参数对挡墙工作性态的影响规准则和抗拉强度准则的理想弹塑性接触面模型。[3-6]律等方面,国内外学者做了大量的研究工作。113数值模型及计算参数本文以某边坡工程中的1座6m高的模块式加筋本文以某边坡工程中一座模块式加筋挡土墙为计挡土墙为例,运用有限差分数值计算方法对该挡墙结构算模型,结构的几何尺寸为:墙高为6m,面板后填土宽的施工和运行状态进行了数值模拟,由计算分析得到运度取12m,模型基础深度
5、取4m,筋材长度为412m(70%行状况下的挡墙的侧向变形、墙背土压力、塑性区范围、墙高),加筋间距为015m,厚度取5mm,土工格栅锚固筋材的应力分布等工作性态规律,以便为工程设计和施在混凝土模块上。计算模型网格图如图1所示。为了工提供一定指导。模拟挡土墙的修建过程,本文根据实际的施工情况假定1有限差分法计算模型墙体分12层填筑而成,每层厚度大概为50cm,每1层111模拟方法填土用一层单元进模拟。填土、地基、混凝土模块和筋3D本文中采用FLAC有限差分程序对模块式土工格材的材料参数如表1所示,土体与筋材、土体与面板模收稿日期:2011-04-18;修回日期:20
6、11-05-06作者简介:汪军(1981-),男,硕士,工程师,主要从事水利水电工程设计与管理工作。·12·2011年6月第6期汪军,等:模块式土工格栅加筋挡土墙工作性态数值分析No.6Jun.2011块以及面板模块之间的接触面计算参数如表2所示。图3面板侧向位移图1计算模型网格示意挡土墙各层土工格栅拉应力分布如图4所示。最表1材料计算参数大拉应力为0166MPa,折合拉力为313kN/m,远小于一材料变形模量黏聚力摩擦角密度泊松比般土工格栅抗拉强度[Ta]=60kN/m,说明土工格栅产类型/MPa/kPa/°-3)/(kN·m生的应力水平较低,仍属弹性范围,数值分
7、析中采用线填土150135152518弹性模型是合理的。各层土工格栅所承受最大拉力值地基19160135123720出现在1/3墙高附近,各层土工格栅的最大拉力从面板模块2500001167//24底部到中间先平缓增加到最大值,然后由大逐渐减小,筋材180013///呈现出与墙体侧向位移一致的规律,说明筋材在限制墙体侧向位移上发挥了较大的作用。表2接触面计算参数材料接触面刚度接触面黏聚力接触面摩擦角类型-1)/kPa/°/(MPa·m填土-模块212022模块-模块215230筋材-填土2105252计算结果及分析图4土工格栅拉应力分布云图示意211挡土墙侧向位
