基于文克爾假定的土工格室加筋體受力分析

 　　基于文克爾假定的土工格室加筋體受力分析

　　針對土工格室加筋體的受力變形特性,將格室體視為置于彈性地基上的梁,基于文克爾假定,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,從而得到了土工格室加筋體在集中荷載和均布荷載共同作用下的撓曲變形冪級數半解析解。在此基礎上,分析了格室體長度、格室體剛度、地基反力系數及筋土界面水平摩阻力等因素對格室體撓曲變形及內力的影響。結果表明,格室體的設置可有效地減小路基沉降,但也存在著尺寸效應;地基土體地基的反力系數對路基沉降有較大的影響,該系數越大路基沉降越小;筋土界面水平摩阻力對格室體的撓曲變形及彎矩有一定程度的削弱作用,在工程設計中值得考慮。

　　土工格室(Geocell)是20世紀80年代研發的一種新型土工合成材料,它是由高強度的高密度聚乙烯(HighDensityPolyethylene)焊接或組裝而成的三維蜂窩狀結構,具有材質輕,耐磨耐熟,拉伸強度高,剛性、韌性好,抗沖擊力強等特點,可與格室內填充的砂、石、土等填料共同構成具有一定抗彎、抗剪和抗壓能力的柔性筏板基礎來提高地基承載力、減少沉降和不均勻沉降。目前,該類土工合成材料不僅廣泛應用于軟土地基加固、邊坡防護、擋土墻修建等巖土工程,而且因其與砂、石等填料共同作用后形成良好的反濾、排水、隔離、加筋、保護及防滲等作用,而廣泛應用于渠道防滲及水庫大壩反濾排水防滲等水利工程中。土工格室是一種極具發展前景的土工合成材料,國內外許多學者從不同角度對其進行了研究。但因格室體的加固機理復雜,到目前為止,其理論研究尚處于發展階段,其變形計算尚無統一方法,而變形是路堤設計的一個重要方面,因此有不少學者對格室體的受力變形進行研究,取得了一些成果。