基于弹性地基梁理论的土工格室加筋体变形分析

 　　基于弹性地基梁理论的土工格室加筋体变形分析

　　在土工格室处理软土路基加固机制研究的基础上，针对土工格室加筋体的受力变形特点，将格室体视为置放于Winkler地基上的连续长梁，基于传统的弹性地基梁理论，建立考虑水平摩阻力影响的土工格室加筋体的挠曲变形微分方程，并给出其幂级数解答，从而得到了土工格室加筋体在集中荷载作用下的变形计算方法，为土工格室加固处理后的软土路基沉降计算提供了依据。理论与试验结果对比分析表明，在格室体变形分析中不计水平摩阻力的影响将夸大格室体在荷载作用下的竖向变形，计入水平摩阻力影响后理论与实测曲线吻合更好。

　　近年来，土工格室因能有效解决软土地基不均匀沉降问题而在公路、铁路等软基加固工程中得到了广泛应用。但由于其作用机制复杂，理论研究尚处于发展阶段，其变形计算尚无统一方法。

　　为此，国内外学者对土工格室加筋体的变形计算进行了较深入的研究，取得了一些成果，但仍存在许多问题与不足。张志国等视土工格室加筋体变形为平面应变问题，基于弹性地基梁理论得到了格室体变形计算的解答。但对于土工格室加筋体而言，由于筋土弹性模量差异很大，受荷时彼此间产生水平向相互错动的趋势，从而导致在筋土界面产生较大的摩阻力，该水平摩阻力将影响格室体的内力分布及竖向变形的大小。而上述方法忽略了筋土界面的水平摩阻力，故无法反映土工格室加筋体的受力机制。为此，殷建华、谈至明、张福海等对传统的弹性地基梁理论进行改进，在土工格室加筋体的竖向变形分析中考虑了水平摩阻力的影响，取得了良好的效果，但这些方法仍存在一些不足：（1）只给出了格室体在无限或半无限假定条件下的具体解答；（2）未给出格室体荷载作用下变形计算的有限长梁具体解答；（3）不能反映筋材拉力沿轴向变化实际情况。

　　针对车辆荷载引起的高速公路软基沉降量在公路工后沉降中占有较大的比重、筋材的实际长度是个有限值以及荷载作用下土工格室加筋体的拉力中间大两端小等特点，拟基于传统Winkler地基模型，提出一种更符合实际的土工格室加筋体在集中荷载作用下挠曲变形及各截面内力的计算方法。

　　在土工格室处理软土路基加固机制研究的基础上，针对格室体的受力特点，将其简化为置放于Winkler地基上的连续长梁，给出了格室体在集中荷载作用下的变形计算方法，为土工格室加固处理后的软土路基沉降计算提供了可靠依据。法基于传统的弹性地基梁理论，但可考虑筋土界面水平摩阻力的影响，更符合格室体受力变形的实际情况。理论与试验结果对比分析表明，在格室体变形分析中不计水平摩阻力的影响将夸大格室体在荷载作用下的竖向变形。本文方法计入了水平摩阻力的影响，在线弹性阶段与实测值吻合较好。但因基于线弹性假定，故在弹塑性阶段尚存在偏差，而且偏差将随荷载的增大而增大，如何在分析中考虑地基土体的非线性特性等尚有待进一步研究。