無粘結預應力加筋土工作機理及數值模擬方法研究

《無粘結預應力加筋土工作機理及數值模擬方法研究》是依託湖南大學，由杜運興擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：無粘結預應力加筋土工作機理及數值模擬方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：杜運興
• 依託單位：湖南大學

中文摘要

無粘結預應力加筋土技術是一種加固填方工程的新技術。該技術通過對新型加筋材料施加預拉力使側向擋板主動約束填方以達到減少填方的沉降及增加填方穩定性的效果。無粘結預應力加筋土中擋板、加筋材料及填料相互作用形成了一個複雜系統，該系統在受力過程中會使加筋材料上的預拉力及填料的物理參數發生改變，這種變化會影響填方的工作性能。深入研究該技術的工作機理具有重要的工程意義和理論價值。本項目擬採用室內大比例試件試驗研究預應力損失的機理。在此基礎上研究擋板、填料及埋深等因素對加筋材料上預拉力控制的影響規律，並揭示擋板、錨具及加筋材料失效機理，提出相應的計算模型。開展無粘結預應力加筋土數值仿真研究，重點解決預應力模擬的算法、筋-土相互作用的模擬方法、整體穩定的計算方法，編制相應的計算程式。進而對無粘結預應力加筋土的布筋方式、加筋材料預拉力控制進行最佳化，提出無粘結預應力加筋土的設計理論及設計方法。

結題摘要

本項目針對無粘結預應力加筋土這一新型加筋土技術進行了深入研究。課題組套用了一些嶄新的方法揭示了這一技術的工作機理。課題組採用豎向壓縮的試驗研究了筋土相互作用。提出了增大密度的方法建立縮尺模型試驗取得了較好的效果。提出了以有限元為基礎的極限平衡法較好的解決了邊坡穩定的計算方法；並提出了基於有限元法-無格線法的混合法計算加筋土，有效的提高了計算效率和計算精度。本項目採用增大密度法的縮尺模型試驗和數值仿真研究了無粘結預應力加筋土擋牆的靜力力學性能。建立了十五種試驗工況。依次研究了單根預應力筋作用、多根等長預應力筋作用、單根不等長預應力筋作用、漸進布預應力的作用、側壓板尺寸等因素。得到如下研究成果： （1）提出了增大填料密度的縮尺模型試驗方法，並推導了模型試驗的相似比。根據相似比要求配置了滿足試驗要求的高密度填料。 （2）預應力筋影響預應力加筋土擋牆的牆面位移分布，影響範圍為預應力筋相應位置的牆面及相鄰層的牆面位移，牆面的最大位移隨預應力筋長度增加而降低；預應力筋施加預拉力後，該層和其相鄰層牆位移明顯降低。 （3）多工況試驗表明預應力筋的預拉力會在施加預拉力後短時間內穩定，預應力筋越靠近模型頂部其預拉力損失越大。預應力筋對相鄰下層的預應力筋的預拉力影響較大，漸變布筋工況中90%的預拉力損失是由其相鄰上層預應力筋造成的。預應力筋的漸變坡腳越大預拉力損失越小。等長預應力筋的預拉力損失不超過10%。 （4）預應力筋範圍內填料水平土壓力表現為兩端大、中間小的現象，預應力筋越長，其預拉力影響範圍越大；預應力筋的預拉力對其上填料產生的作用大於對其下填料產生的作用。 （5）預應力可以顯著增加加筋體剛度，減少加筋體頂部的沉降，預應力筋距離頂部越近，沉降減少的越多。上部堆載作用下無粘結預應力加筋體的頂部沉降小於玻纖格珊加筋體的頂部沉降，但預應力筋的預拉力會導致加筋體後的填料存在沉降。