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桥台后加筋回填变形性状影响因素分析

刘萌成 王涓 黄晓明

刘萌成, 王涓, 黄晓明. 桥台后加筋回填变形性状影响因素分析[J]. 交通运输工程学报, 2008, 8(3): 52-57.
引用本文: 刘萌成, 王涓, 黄晓明. 桥台后加筋回填变形性状影响因素分析[J]. 交通运输工程学报, 2008, 8(3): 52-57.
Liu Meng-cheng, Wang Juan, Huang Xiao-ming. Influence factor analysis of deformation behaviors for reinforced backfills behind abutment[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(3): 52-57.
Citation: Liu Meng-cheng, Wang Juan, Huang Xiao-ming. Influence factor analysis of deformation behaviors for reinforced backfills behind abutment[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(3): 52-57.

桥台后加筋回填变形性状影响因素分析

基金项目: 

国家西部交通建设科技项目 200231800032

详细信息
    作者简介:

    刘萌成(1972-), 男, 江西樟树人, 浙江工业大学讲师, 博士, 从事路基路面材料工程特性研究

  • 中图分类号: U416.11

Influence factor analysis of deformation behaviors for reinforced backfills behind abutment

More Information
    Author Bio:

    Liu Meng-cheng(1972-), male, PhD, lecturer, +86-571-88320153, mcliu2002@163.com

  • 摘要: 为了揭示通过加筋回填减小路桥过渡段差异沉降的力学机理, 参照桥台后加筋回填离心模型试验原型尺寸, 应用ABAQUS有限元方法建立了桥台后加筋回填平面应变数值分析模型, 通过不同加筋设计参数(加筋间距、加筋长度和筋材刚度)以及回填材料强度与地基刚度的影响因素分析, 研究了桥台后加筋回填变形性状。研究结果表明: 减小土工格栅加筋间距, 增加土工格栅弹性模量、回填材料内摩擦角以及地基刚度, 采用倒三角形变长度加筋布设, 皆可有效减小桥台后回填体表面沉降; 地基刚度特性对加筋回填变形行为的影响取决于地基与加筋回填体的相互作用特性。

     

  • 图  1  有限元模型

    Figure  1.  Finite element model

    图  2  不同加筋间距时回填体表面沉降

    Figure  2.  Settlements at top of backfills in different reinforcement spaces

    图  3  不同加筋间距时回填体水平位移

    Figure  3.  Horizontal displacements of backfills in different reinforcement spaces

    图  4  摩擦角不同时回填体表面沉降及水平位移

    Figure  4.  Settlements at top of backfills and horizontal displacements in different friction angles

    图  5  筋材弹性模量不同时回填体表面沉降及水平位移

    Figure  5.  Settlements at top of backfills and horizontal displacements in different elastic moduluses of reinforcement

    图  6  不同地基中回填体表面沉降

    Figure  6.  Settlements at top of backfills in different subsoils

    图  7  竖向截面回填体水平位移

    Figure  7.  Horizontal displacements of backfills at vertical section

    表  1  Clay Plasticity模型参数

    Table  1.   Parameters of Clay Plasticity model

    材料类型 c′/kPa φ′/(°) κ υ λ M α0 β K ecs k/(m·d-1)
    硬塑粘土 22.4 31.6 0.03 0.30 0.18 1.1 0 1 1 3.14 2.64×10-5
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    表  2  Drucker-Prager模型参数

    Table  2.   Parameters of Drucker-Prager model

    材料类型 c′/kPa φ′/(°) E/kPa υ β K ψ k/(m·d-1)
    粉质粘土 36.7 38.3 12 500 0.32 44.3 1 44.3 2.493×10-4
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    表  3  Drucker-Prager模型的硬化参数

    Table  3.   Hardening parameters of Drucker-Prager model

    粉质粘土 σ1-σ3/kPa 64.1 175.8 252.1 342.2 436.7
    εp 0.000 0.015 0.026 0.043 0.058
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    表  4  Duncan-Chang模型参数

    Table  4.   Parameters of Duncan-Chang model

    材料类型 c′/kPa φ′/(°) kd nd Rf kur G F D k/(m·d-1)
    风积砂 5.4 33.6 246.7 0.42 0.86 531.3 0.34 0.07 2.14 0.363
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    表  5  不同粘性土Clay Plasticity模型参数

    Table  5.   Parameters of Clay Plasticity model for different clayey soils

    粘土 λ κ M ecs
    软塑粘土 0.51 0.11 0.90 5.12
    可塑粘土 0.36 0.07 1.00 4.23
    硬塑粘土 0.18 0.03 1.10 3.14
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    表  6  路桥过渡段差异沉降

    Table  6.   Differential settlements at transition section

    加筋间距/m 加筋层数 等长度加筋 变长度加筋
    表面沉降/m 表面沉降/m
    无筋 0 -3.41×10-2 -3.41×10-2
    1.2 5 -3.11×10-2 -3.04×10-2
    0.6 10 -2.63×10-2 -2.56×10-2
    0.3 20 -2.22×10-2 -2.13×10-2
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    表  7  摩擦角不同时回填体变形

    Table  7.   Deformations of backfills in different friction angles

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    表  8  筋材弹性模量不同时回填体表面变形

    Table  8.   Deformations at top of backfills in different elastic moduluses of reinforcement

    弹性模量Eg/GPa 表面沉降/m 格栅拉应变
    2.38×10-1 -3.42×10-2 4.66×10-2
    5.95×10-1 -3.27×10-2 3.60×10-2
    2.38×100 -2.76×10-2 2.02×10-2
    5.95×100 -2.63×10-2 1.08×10-2
    2.38×101 -2.35×10-2 4.11×10-3
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    表  9  沉降比较

    Table  9.   Settlement comparison  m

    表面沉降 回填竣工 工后10 a
    硬塑粘土 可塑粘土 软塑粘土 硬塑粘土 可塑粘土 软塑粘土
    最小值 -0.002 -0.006 -0.008 -0.021 -0.032 -0.049
    最大值 -0.014 -0.018 -0.021 -0.057 -0.135 -0.196
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  • 收稿日期:  2007-12-21
  • 刊出日期:  2008-06-25

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