加筋土作用的基本原理

1、加筋土作用的基本原理丨宀卩;讥加IU以坪机诫畀右人然依I怕的砂堆.状件I休付以斤挖成从仃一定高度的坡rtU在砂t：中分肚铺茂水向的加筋材料那么砂I：可以和加筋材料组吐处角休丸:m川i!作丨出-宦的岛度而“汀时期伙件上屮決加帕讷村料nf以更好的加强土体强度4说明匕怵加筋后形试的加筋叟舍休僅土休稳圮件相力学性箍上比未加筋土都有了很人的提升和改善.在挡土壇*建筑地基.竝坡等工程实际小应用就可以获得一定的实际意臾和经济效果.加筋;技术的捉出就是从这一刖蹄中提出芹发展起来的"在真际中加紡上技术的应用胚须缺刘足够的理沦支持.维达尔竽人量早.对加筋上进厅了三轴试脸和现场试脸測试.提出了齐种理论来解

2、释闸述厠筋土的作用原理，到日前丸it,ffi±zra的相互作用原理可大致归葩为两类伪摩擦加筋理论.二为准粘棗理论威称为粘聚力惊理。21摩攥加筋原理(周宪华等.1989)在加崩給构屮，塢面板会受到土体自重和外力而产生土压力，上爪力通过墻筍板传递给拉筋如果III、力过人，则有将拉筋拉H1的可能性如果要保证技筋被煩上压隹则筑土与拉筋之间必须有足够的犀掠力阳止拉筋戡拨出+城于这样的祷虑而产粧丁I擦加筋原AU根据加崩土体中筋-土之阿的基本构造杞加筋体重取出一Itt段來研究如圏2-1所示设取出的微元体的怏度为业拉筋&面左恻受h为Ti.右侧«力为“拉筋上的法向痕力为口筋带*

3、71;#*元律土体垂童忽略不计般设筋材匀土粒之间的摩擦系數为A筋带宽度为乩在谄t»段中土的拉力为dTdT=TS由于筋材葫而都具有摩擦力,那么土粒和担崩的总肆擦力为*dF=2aft>dl(2-1)由此段的受力分析可符出*加果dF>dT那么筋材与土送间斤会产陀错动*那;么该徹段町保持稳定.宙以上可知.拉筋材料的优越性叭从两点判断一是AWfeWx二是雯冇足糖的弹性US量和强度.满足以上两衆呵且保证筋土之间在发生错动萌不被拉出且可以保证筋上之间的变形大救相同*d/图2T摩擦加筋原理受力图Fig2-1Tirediagramofthepnncipleoffiictionreinfbi

4、'cenwnt摩擦加筋隙理任加筋土扌出墙的足尺试脸（图2.2）御到r很好的验证.足尺试脸分析得到：<1）毎-层拉筋所受拉力沿其氏度并#均匀分布，鼓人拉力点不在筋与面板的连接处.而於在血板后-定庇离。（2）每一层加筋的最大拉力点的连线可视为加筋土体的潜在破裂面破裂面将加筋体分为主动区与稳定区.主动区的切向剪应力指向面板，具有将加筋拉岀1：体的趋势,稳定区的切向应力指向加筋的自山端（尾端）,具冇阻止拉筋被拔岀的趋势,因此伸入稳定区的拉筋长度可视为様擦锚I.M长度.<3）IIII:体产生的作用T拉筋祓面的切向剪应力可用下式表示:t=（2-2）2bdl式中符兮意义与（2-1）一致.

5、/3，卒擦加筋理论山槪念明确简单，因此任岛模做如金属丿川筋）加筋I:的实际I.程中科到较广泛的应用.1：动IX.-祈在破製面Jf/2.】Tw稳定区H/2稳定区H/215"I/2图2-2拉力沿拉筋长度的分布Fig2-2Tlvestraindistributionalongthereinforcementlength2.2准粘聚理论（陈鼎中等，1992）准粘聚力理论山Schlosser和Long（Broms.B.Betal.1992）引入.认为加筋上的内摩擦角与未加筋的内摩擦角几乎相同，只是增加了上体的粘聚力。通和E加筋土中拉筋的弹性模量要远远大于填土的弹性模量，所以加筋土结构可看做是备

6、向斤性的复合材料.Ill于填±和拉筋共同作用,所以外测强度包括了填土的抗剪力、填土与拉筋的摩阴力和拉筋的抗拉丿J，加筋土强度明显得到了提高.这点任加筋砂圆柱土样。耒加筋砂圆柱土样的三轴试验中可以得到验证.加筋砂上比未加筋砂上强度提高，可根据库伦理论和摩尔破坏准则来解释说期。将加筋砂岡柱七样与耒加筋砂岡柱土样进行三轴对比试验就可发现.如果未加筋砂上样在6以及03作用下达到极限平衡.那么加筋砂土样庄同样大小的6作用下就达不到极限平衡处r弹性平衡状态如图23所示，这说明加筋砂土样的强度握高了.強度提高的机理闸述如F：如果在试验中我们对加筋砂土样仍施以03井保持不变,则欲使试样达到新的平術状

7、态势必增大6至啦。根据库伦.摩尔破坏准则，同时假定如筋1»后土样的e不变，于是III图2-3可得试样处于新的极限平衡状态下的数学表达式:可=瞰（45+%+2驱（45+$（2-3）式中：为加筋土样破坏时的最大主应力:03为作用于土样侧面的最小主应力:0为未加筋砂的内斥擦角：C为加筋砂土样的“准粘聚力”。将式（23）打未加筋砂土样的极限平衡条件相比较，加筋砂土样多了一项曲c引起的承我丿八说明公式2-3）的介理性。*t)°图"3加筋砂与未加筋矽的应力圜分栃1极限平衡2.弹性平衡3.新的极限平衡Fig2-3Thestresscircleanalysisofreinforc

8、edandxuireniforcedsandYang（1972）通过加筋土三轴试脸.认为加筋对土体的作用相X个附加应力.也就是附加国爪。这就圧址初提til的“等国爪原理”.Yang建立了芮者之间的关系:Ac=A6tan（45+p/2）/2（2-4）式中0为上体摩擦角.c为土体粘聚力。我讯的李广信等人（介玉新1999a.1999b：李广信1994）提出了導效附加应力就是在此基础上发展的,此方法是把加筋土中筋的作用等效成附加W力，从而进行冇限元计算.介玉新等1999）认为"等1血科”和“准粘聚理论”在本质1：是致的,尊效阳压是住三轴试验中等效模拟筋材的加筋作用,而准粘聚理论模拟提高土体本

9、身强度.2.3其他理论假定231均质尊代材料原理（何光春2000）加筋匕是-种复合体，它是由填料上与加筋材料层层交轿铺设而成的，毎个单元由一加筋材料和-层填土形成.且相互平行间距相等,因此加筋土体可看成交普成交层关系。加筋体山很务单元层组成，加筋体的庁度b单元层相比要斥很篡。假定以单元层界面上无相对位移.毎层中三个均质材料的平面垂直于-个直角坐标轴，而且层面必须平行于一个弹性对称面，那么这种正交层系可以用等代均质材料的理论來分析.以研究加筋土住工作荷载作用下的性状。为计算加筋体中的应力分布,需要确定“等代尸土与加筋层系统的均质正交材料的性质、仃关荷载条件和所给结构的几何条件.如果耍确定等代材料

10、中一点的应力.则可用正交层理论求須土与加筋中同一点的应力。将未加筋上体中的临界应力区与加筋数盘不同、加筋方向不同、加筋材料布置不同的加筋体重的临界应力区进行比较,就可获得加筋土的址佳设计。均质等代材料分析耍求加筋体是州性体.土与加筋材料间不产生相対滑动。实际1：.只要上体中应力状态低于界面土的破坏包线.加筋材料中的主应力小丁加筋材料的破坏应丿J且土打加筋材料的界面剪应力低于界面土的最大抗剪强度，都可以用均质等代分析法进行计算。也就是说,要应用均质等代分析法.加筋体席左工作葡载条件下面不能任极限荷载条件下.均质等代材料分析计样可采川仃限元法、仃瞅差分法、边界枳分法或枳分变换法來求解。从I程实用的角度上讲,末加筋1：体和加筋体的应力区比较判断还有一个判定标淮问題耍解决。均质等代材料分析的关健是确定等代的正交材料的仃关参数。232弹塑性层板理论（何光春2000）加筋体是填土与加筋材料层层铺设而成.把毎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起的层板单元的有限层俎成。假定毎层单元具有唯-的确定的材料性质,则用增量分析法计算层板单元任弹塑性状态F的位移和应力,从中对加筋体的应力变形特性进行分析。弾性层板理论计算般采用仃限无法进行计算，关键是要选择并确定层板单元的弾型件模空和相