土工布为筋件的加筋土结构有限元分析方法.pdfVIP

维普资讯 第31卷 第21期 山 西 建 筑 V01．31NO．21 NOV． 20o5 ． 80 · 2005年 11月 SHANXI ARCHITECTURE 文章编号：1009．6825(2005)21—0080—02 土工布为筋件的加筋土结构有限元分析方法 韩 玮 赵兴君 摘 要：根据土工布为筋件的加筋土结构特点，介绍了一种土与土工布相互作用的界面作用模拟的新思路，利用有限元 方法进行结构分析，为土工布在土堤、路堤、挡土墙方面的应用提供 了参考与借鉴。 关键词：土工布，加筋土，有限元，材料非线性 中图分类号：TU311．4 文献标识码：A 引言 外试验方法、数值模拟方法与解析方法的共同推进。有效的数值 模拟方法往往是试验和理论分析的有益补充。目前，研究加筋土 用加筋土工布作筋件的加筋土结构有其独特的特点：1)加筋 结构多以试验为主，但有限元数值计算研究较少 。而现有的有限 土工布在荷载作用下变形大 ；2)加筋土工布属于柔性材料，可以 元计算大多延用岩石力学中无厚度 的节理单元 (即GoOdman单 和土更好地协调工作；3)加筋土工布表面粗糙 ，与土层接触面积 元)来模拟柔性材料土工织物与土的相互作用。 大 ，因而其所受的拉力也很大。由于以上因素 ，在荷载作用下，采 用加筋土工布为筋件的加筋土结构可能引起较大变形 ，从而影响 1 分析模型的建立 加筋土结构的使用甚至导致破坏，所以分析和研究 以加筋土工布 1．1 接触面的模拟 为筋件的加筋土结构 的变形，以便将其控制在合理的范围之 内， 接触面的模拟是土与土工布相互作用的主要课题之一 ，其研 就显得十分重要。在土体中加筋，以筋材作为抗拉构件，与土产 究主要包括两个方面：一是接触面单元 ；二是接触面的本构关系。 生相互摩擦作用，分隔上下土体，限制土体的侧向变形，增强土体 目前 ，大多数加筋土有限元分析程序均采用两节点弹簧单元或四 的整体性 ，从而提高土体的抗剪强度，提高结构的稳定性。由于 节点的Goodman单元来模拟土与筋材的相互作用。由于土工布 该技术正处于发展阶段，加上材料的特殊性和多样性以及它们与 是柔性材料，因此 ，以上两种单元的k取较大值难免会带来一定 土相互作用机理的复杂性，其作用机理还有待于进一步揭示，分 的计算误差。另外 ，由于试验条件 的限制，得到的k很难正确反 析计算方法还有待进一步改进，加筋技术的理论还有待进一步完 映土与土工布的相互作用 ，因此文中在进行有限元分析时尝试了 善。土与土工合成材料相互作用问题已越来越引起人们的重视。 一 种新的途径。 目前迫切需要解决的是筋材与土相互作用界面的实用本构模型， 直至破坏，即把接触面看作是一个 “剪切错动带”，而不仅仅 特别是界面相互作用的合理模拟。加筋机理的研究依赖于室 内 是一个 “面”。在直剪试验中，由于人为地固定 了剪破面的位置， 于600ram；5)灰缝钢筋宜采用小螺纹钢筋焊接网片，网片的纵 向 应小于2416，当配筋带作为过梁时，其配筋应按计算确定；6)配筋 钢筋不小于25，横筋间距不宜大于200rnm；6)对均匀配筋时含钢 带钢筋宜通长设置，当不能通长设置时，允许搭接，搭接长度不应 率不少于 0．05％；局部截面配筋，如底 、顶层窗