【加筋土基本原理】-行业资讯-上海市地矿工程勘察院

行业资讯

当前位置:首页 > 新闻动态 > 行业资讯

加筋土基本原理

发布时间:2014-04-04 信息来源:工勘院网站

摩擦加筋原理

  • dl ——微元体长 σ——压住拉筋的法向应力,
  • T1————拉筋左截面受力 T2————拉筋右截面受力,
  • F——拉筋与土之间摩擦系数 b ——筋带宽度, 略去筋带重量和微元体土体重量。
土的水平推力在该微元段拉筋中 所引起的拉力为 dT, dT=T1-T2。 设d F为土粒与拉筋在该微元 段上产生的总摩擦力,则有: dF=2f b dl(3。1)
根据该微元体的受力分析,可知, 如果dF> dT (3。2)
则筋-土之间就不会产生相互错动。 或者说, 土的水平推力被筋-土间的摩擦力所克服, 微元体保持稳定。反之则不能保持稳定。

加筋土墙稳定分析

沿主动破裂面BC将墙体分为主动区和稳定区,见图3。2。下滑土棱体ABC自重 产生的水平推力对每一 层拉筋形成拉力T,欲将拉筋从土中拔出,而稳定区土体与筋带的摩擦阻力阻止拉筋被拔出。如果每一层拉筋与土体摩擦阻力均能抵抗相的土推力,则整个墙 体就不会出现BC滑动 面,加筋土的内部稳定有保证。
设每层筋带所受的土体的水平推力为T,那么T < f b dl (3 。3)
L2——拉筋在稳定区的长度 为判定加筋体稳定与否的必要条件。按上述的摩擦加筋原理分析,拉筋的工作类似于通过筋带建结构锚固在稳定土体中,所以,稳定区又称为锚固区,拉筋在稳定区的长度称为锚固段长度或有效长度。 摩擦加筋原理由于概念明确、简单,在加筋土挡墙的足尺试验中得到较好的验证。因此,在加筋土的实际工程中,特别是加筋土挡墙工程中得到较广泛的应用。 但是,摩擦加筋原理忽略了筋带在力作用下的变形,也未考虑土是非连续介质、具有各向异性的特点。所以,对高模量的加筋材料,如金属加筋材料比较适用,对加筋材料本身模量较小、相对变形较大的合成材料(如塑料带等),则是比较近似的。

准粘聚力原理

加筋砂样比无筋砂样强度提高,可根据库仑理论和摩尔破坏准则来加以阐明。 根据库仑理论,土的极限强度为
τf = σ tgφ+C (3 。 4)
式中 τf ――土的极限抗剪强度 σ ――土体上受到的正应力
C ――土的凝聚力 φ ――土的内摩擦角
当C=0时为砂土,C≠0时为粘性土
设σ1f 为土样破坏时的最大主应力, σ3为土样侧面的最小主应力。根据土样破坏时土样的摩尔园与土样的库仑强度线相切的条件,可得
σ1f= σ3 tg 2 (45o +φ/2) +2 c tg(45 +φ/2) (3。 5 )
C =(Δσ3 /2)tg (45 °+φ/2 ) (3。6)
设A为试件的截面积,Rf 为每层拉筋单位宽度加筋土中拉筋的抗拉力,Sy 为加筋土体中拉筋层的竖向间距,则拉筋拉力,有 C′=(Rf /2 Sy)tg (45°+φ/2 ) (3。7)

其它理论假

均质等代材料原理

加筋土是由填料土与加筋材料层层交替铺设而成的复合体,每一加筋材料和每一层填土形成一个单元层,每层相互平行且间距相等,因此,可将加筋体看成为交替正交层系。加筋体由很多的单元层组成,加筋体的厚度(即正交层系)与单元层相比要厚得多。假定各单元层的分层界面上无相对位移,每一层中三个均质材料的平面垂直于一个直角坐标轴,而且层面必须平行于一个弹性对称面。那么,这种交替正交层系可以用等代均质材料的理论来分析,以研究加筋土在工作荷载作用下性状。 为计算加筋体中的应力分布,需要确定“等代于”土与加筋层系统的均质正交材料的性质,有关荷载条件和所给结构的几何条件。如果要确定等代材料中一点的应力,则可用正交层理论求得土与加筋中同一点的应力。将未加筋土体中的临界应力区与加筋数量不同、加筋方向不同、加筋材料布置不同的加筋体中的临界应力区进行比较,就可获得加筋土的最佳设计。

弹塑性层板理论

加筋体是填土与加筋材料层层铺设而成,把每一层加筋材料和填土看成为一个“层板单元”,整个加筋体就是由粘结在一起的层板单元的有限层组成。假定每一层单元具有唯一的确定的材料性质,则可用增量分析法计算层板单元在弹塑性状态下的位移和应力,从而对加筋体的应力-变形特性进行分析。

有限元分析

将加筋体看成一般的实体结构,利用有限元计算的方便特点,将土体、加筋材料、加筋材料与填土界面进行离散,形成各自的单元。各种单元的性质用相应的材料的本构关系去描述,材料特性描述可以是弹性模型,也可采用弹塑性模型。一般,土体单元采用常应变三角形单元,加筋材料采用一微单元,接触面单元采用古德曼单元。
上一篇:加筋土设计原理    下一篇:土工格栅应用原理