基于文克尔假定的土工格室加筋体受力分析

 　　基于文克尔假定的土工格室加筋体受力分析

　　针对土工格室加筋体的受力变形特性,将格室体视为置于弹性地基上的梁,基于文克尔假定,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,从而得到了土工格室加筋体在集中荷载和均布荷载共同作用下的挠曲变形幂级数半解析解。在此基础上,分析了格室体长度、格室体刚度、地基反力系数及筋土界面水平摩阻力等因素对格室体挠曲变形及内力的影响。结果表明,格室体的设置可有效地减小路基沉降,但也存在着尺寸效应;地基土体地基的反力系数对路基沉降有较大的影响,该系数越大路基沉降越小;筋土界面水平摩阻力对格室体的挠曲变形及弯矩有一定程度的削弱作用,在工程设计中值得考虑。

　　土工格室(Geocell)是20世纪80年代研发的一种新型土工合成材料,它是由高强度的高密度聚乙烯(HighDensityPolyethylene)焊接或组装而成的三维蜂窝状结构,具有材质轻,耐磨耐熟,拉伸强度高,刚性、韧性好,抗冲击力强等特点,可与格室内填充的砂、石、土等填料共同构成具有一定抗弯、抗剪和抗压能力的柔性筏板基础来提高地基承载力、减少沉降和不均匀沉降。目前,该类土工合成材料不仅广泛应用于软土地基加固、边坡防护、挡土墙修建等岩土工程,而且因其与砂、石等填料共同作用后形成良好的反滤、排水、隔离、加筋、保护及防渗等作用,而广泛应用于渠道防渗及水库大坝反滤排水防渗等水利工程中。土工格室是一种极具发展前景的土工合成材料,国内外许多学者从不同角度对其进行了研究。但因格室体的加固机理复杂,到目前为止,其理论研究尚处于发展阶段,其变形计算尚无统一方法,而变形是路堤设计的一个重要方面,因此有不少学者对格室体的受力变形进行研究,取得了一些成果。