基于彈性地基梁理論的土工格室加筋體變形分析

 　　基于彈性地基梁理論的土工格室加筋體變形分析

　　在土工格室處理軟土路基加固機制研究的基礎上，針對土工格室加筋體的受力變形特點，將格室體視為置放于Winkler地基上的連續長梁，基于傳統的彈性地基梁理論，建立考慮水平摩阻力影響的土工格室加筋體的撓曲變形微分方程，并給出其冪級數解答，從而得到了土工格室加筋體在集中荷載作用下的變形計算方法，為土工格室加固處理后的軟土路基沉降計算提供了依據。理論與試驗結果對比分析表明，在格室體變形分析中不計水平摩阻力的影響將夸大格室體在荷載作用下的豎向變形，計入水平摩阻力影響后理論與實測曲線吻合更好。

　　近年來，土工格室因能有效解決軟土地基不均勻沉降問題而在公路、鐵路等軟基加固工程中得到了廣泛應用。但由于其作用機制復雜，理論研究尚處于發展階段，其變形計算尚無統一方法。

　　為此，國內外學者對土工格室加筋體的變形計算進行了較深入的研究，取得了一些成果，但仍存在許多問題與不足。張志國等視土工格室加筋體變形為平面應變問題，基于彈性地基梁理論得到了格室體變形計算的解答。但對于土工格室加筋體而言，由于筋土彈性模量差異很大，受荷時彼此間產生水平向相互錯動的趨勢，從而導致在筋土界面產生較大的摩阻力，該水平摩阻力將影響格室體的內力分布及豎向變形的大小。而上述方法忽略了筋土界面的水平摩阻力，故無法反映土工格室加筋體的受力機制。為此，殷建華、談至明、張福海等對傳統的彈性地基梁理論進行改進，在土工格室加筋體的豎向變形分析中考慮了水平摩阻力的影響，取得了良好的效果，但這些方法仍存在一些不足：（1）只給出了格室體在無限或半無限假定條件下的具體解答；（2）未給出格室體荷載作用下變形計算的有限長梁具體解答；（3）不能反映筋材拉力沿軸向變化實際情況。

　　針對車輛荷載引起的高速公路軟基沉降量在公路工后沉降中占有較大的比重、筋材的實際長度是個有限值以及荷載作用下土工格室加筋體的拉力中間大兩端小等特點，擬基于傳統Winkler地基模型，提出一種更符合實際的土工格室加筋體在集中荷載作用下撓曲變形及各截面內力的計算方法。

　　在土工格室處理軟土路基加固機制研究的基礎上，針對格室體的受力特點，將其簡化為置放于Winkler地基上的連續長梁，給出了格室體在集中荷載作用下的變形計算方法，為土工格室加固處理后的軟土路基沉降計算提供了可靠依據。法基于傳統的彈性地基梁理論，但可考慮筋土界面水平摩阻力的影響，更符合格室體受力變形的實際情況。理論與試驗結果對比分析表明，在格室體變形分析中不計水平摩阻力的影響將夸大格室體在荷載作用下的豎向變形。本文方法計入了水平摩阻力的影響，在線彈性階段與實測值吻合較好。但因基于線彈性假定，故在彈塑性階段尚存在偏差，而且偏差將隨荷載的增大而增大，如何在分析中考慮地基土體的非線性特性等尚有待進一步研究。