戴少平 朱哲
中交第四航务工程勘察设计院有限公司 广东广州 510230
摘要：针对韶关莞韶产业园某项目加筋挡土墙采用黏弹塑性流变模型和黏弹性本构模型，考虑筋材、填土与面板之间的相互作用，采用有限元分析方法，分析结果表明方法合理，结构可靠，可为类似的工程参考。
关键词：有限元；加筋挡土墙；模型
1 概述
土中掺有纤维材料时，强度可显著提高，20世纪60年代亨利·维达尔基于此发现提出了加筋土设计理论，从此加筋土得到了广泛的应用[1~2]。
加筋土是由填土、拉筋和墙面板组成的复合结构[3]，借助拉筋的摩擦力提高了填土的抗剪强度，增加土体稳定性。由于土压力、筋条拉力、筋条与填料的摩擦力等内力相互平衡，保证了复合结构的内部稳定。
加筋挡土墙具有施工简便、节约用地、抗震性好、造价低廉等优点，一般应用于地形较为平坦且宽敞的填方路段上。
随着新型土工材料的出现，由于基于应力与变形的传统计算理论未全面考虑筋材的作用，不适用于加筋结构的分析计算，因此诞生了基于有限元等数值计算技术的分析方法[4~6]。
本文背景项目位于韶关市东莞（韶关）产业转移工业园沐溪—阳山片区内，对片区内五条道路进行提升改造，其中主干路3条，次干路2条，总长度约10.2公里，其中包含240m加筋挡土墙设计。采用黏弹塑性模型和黏弹性本构模型，考虑筋材、填土与面板之间的相互作用，对加筋挡土墙结构进行了二维有限元分析，分析结果论证了方法的合理性和结构的可靠性，可供类似的挡墙设计参考。
2 加筋挡土墙有限元分析
2.1 土的黏弹塑性本构关系
加筋挡土墙结构中，墙后填土与地基土的西原流变模型如图1所示，图中 ， 和 分别为弹性应变、黏弹性应变和黏塑性应变； ， 为弹性模量； ， 为黏滞系数； 为起始摩擦阻力； ， 为某时刻t时土的应变与应力。
3 实例分析
设计挡土墙位于韶关市东莞（韶关）产业转移工业园沐溪—阳山片区内，阳山七路拓宽改造后存在部分高填方路堤，地势平坦，综合考虑造价和用地情况，拟采用加筋挡土墙支护，支护长度约240m。试验挡土墙模型长2.083m，宽1.219m，高3.348m，共设置11道筋材，间距0.279m。墙面板为销钉连接的木面板。墙顶砂垫层铺设厚度0.61m。加载时分5级荷载加载，加载时间间隔为0.5h，初始荷载20.7kPa，稳定荷载103.5kPa，达到稳定荷载后维持100h，最后加载直至破坏。填料的等向压缩试验模拟分析如图2所示。其实测值比理论值偏小。
4 结语
本文对加筋挡土墙结构验算提出二维黏弹塑性有限元数值分析法。合理地考虑填土的流变性与筋材的蠕变特性，根据该方法，分析试验挡土墙变形与应力状态，计算结果与真实数据比较接近，表明了有限元分析法的可靠性，可供同类工程参考借鉴。
参考文献：
[1]王钊. 国外土工合成材料的研究应用[M].香港：现代知识出版社，2002.
[2]《土工合成材料工程应用手册》编写委员会. 土工合成材料工程应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2000..
[3] 朱士孟. 加筋土挡土墙在市政工程中的应用[J].路基工程，2006，（4）：110-111.
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[6]Rajagopol K，Richard J B. Behaviour of geosynthetic reinforced soilretaining walls using the finite element analysis[J]. Computers and Geotechnics，1995，17（4）：279–299..
[7]尤胜明，赵维，蔡桂林. 格栅加筋土挡墙的模型试验研究[J]. 北方交通，2009，（10）：17-20.
论文作者:戴少平,朱哲
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/26
标签：挡土墙论文; 塑性论文; 结构论文; 模型论文; 阳山论文; 有限元论文; 荷载论文; 《防护工程》2018年第10期论文;