加筋路堤三维流固耦合分析.pdfVIP

第37卷第9期 建 筑 技 术 开 发 Vo1．37。No．9 2010年 9月 BuildingTechniqueDevelopment Sep．2010 加筋路堤三维流 固耦合分析 卢培刚 余 炜 刘永球 (1．河南省有色工程勘察有限公司，郑州450016；2．上海大学土木工程 系，上海 200072； 3．湖南省 电力勘测设计 院，长沙 410007) [摘 要】 应用FLAC3D软件建立了三维流固耦合模型 ，研究了加筋路堤在静力作用下的加筋特性。通过数值分析比 较得 出：加筋路堤有效地减小了路面及软土地基顶面 的总沉降值和不均匀沉 降，能限制整个路堤 的横 向变 形 ，提高 了路堤的整体稳定性 ；加筋路堤增强 了路堤的整体强度 ，提高 了路堤层扩散荷载 的能力 ，大大减小 了 传至地基 中的上部荷载值 ；另外 ，随着距路堤中心距离的不断增加 ，加筋路堤 中格栅拉力逐渐减小，逐渐形成 “中间大 ，两头小”的分布形态 。 [关键词] 加筋路堤 ；土工格栅 ；流 固耦合 [中图分类号] U416．12 [文献标志码] A [文章编号] 1001-523Xf2010)09-0026-03 加筋土是一种在土 中加入加筋材料形成 的复合土 。在 维流 固耦合分 析模 型，研究 了加筋路堤在静力作 用下的 土 中加入加筋材料可 以提高土体 的强度 ，增强土体 的稳定 特性 。 性。因此 ，凡在土中加入加筋土材料而使整个土工系统的力 1 数值建模 学性能得到改善和提高的土工加 固方法均称为土工加筋技 1．1 几何模型及荷载条件 术 ，形成的结构亦称之为加筋土结构 。加筋可 以提高道路 的 整体强度 ，减小道路 的沉 降，同时能显著地 降低工程造价 。 因此 ，加筋技术 已被越 来越多 的应用 于软土地 区道路工 程 中。 近年来 国内很多研究部 门对此做 了工作 ，也有不少工程 实例 。然而 ，对于加筋路堤作用机理的研究还不成熟。 李艳春等 在有限元基础上 ，利用弹簧单元模型来模拟筋 一 土之 间的相互作用 ，对土工格栅 的受力变形特性进行 了分 析 。指出土工格栅纵肋 的拉伸特性和横肋 的抗挠 刚度是土 工格栅结构中影响荷载分布 的主要 因素。朱湘等 利用有 限元方法对软土地基上 的加筋路堤进行 了分析 ，分析 中考虑 软土层厚度 、加筋模量、加筋层数及位置、加筋 一土界面强 图 1 三维计算模 型示意 度、地基强度和施工速度等因素的影响，提出加筋的效果体 本文采用 FLAC3D建立 了加筋路堤的计算模型。利用 现在施工期间对沉降、侧 向位移 的抑制和 降低 以及路堤稳定 路堤的对称性 ，所建模型只有半幅路堤 ，路面宽度 6m，路堤 性的提高上 。土工格栅的抗拉模量 、加筋 一土的界面强度越 高度 3m，软土地基深度 15m，宽度 25．5m，路堤沿长度方 向 大，加筋的效果越明显，对侧 向位移 以及沉降的抑制和消减 根据对称性取为 2m，网格划分情况如 图 1所示 。地基模型 作用就越大。徐少曼等 在研究加筋路堤作用 的基础上 ，提 向路基坡脚外延伸 15m，则是为了消除边界效应而通过试算 出了多种工程措施 ，以提高路堤下软基土工织物 的加筋 获得 的。 效果 。