路堤加筋图片【移动荷载作用下桩承式加筋路堤的动力特性】

　　作者简介：刘飞禹(1976)，男，博士，副教授，主要从事加筋土的动力响应研究,(Email)flyingrainliu@gmail.com。摘要：为了研究桩承式加筋路堤在移动荷载作用下的特性，采用FLAC 3D软件建立了移动荷载作用下道路的三维动力流固耦合分析模型，对桩承式加筋路堤和天然路堤在移动荷载作用下的竖向变形、桩土应力比、超孔隙水压力、加速度等进行了对比分析，并研究了不同轴载对路堤竖向变形的影响。分析结果表明：移动荷载作用下，桩承式加筋路堤通过桩体土拱效应和格栅张拉膜效应的联合作用，其路面竖向变形、桩土应力比、超孔隙水压力、加速度均比天然路堤的结果明显减小；随着轴载的增加，桩承式加筋路堤路面竖向变形不断增大。
　　关键词：移动荷载；桩承式加筋路堤；三维流固耦合；动力分析
　　中图分类号：TU435文献标志码：A文章编号：16744764（2012）03001605
　　Dynamic Behavior of GeogridReinforced PileSupported
　　Embankments under Moving Load
　　LIU Feiyu, YU Wei, YANG Fengyun, ZHANG Mengxi
　　(Department of Civil Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, P.R.China)
　　Abstract:In order to investigate the dynamic behavior of geogridreinforced pilesupported embankments (GRPS) under moving load, a threedimensional coupled mechanical and hydraulic model was built by FLAC 3D. The results from two cases including unreinforced and nopile embankments, and geogridreinforced pilesupported embankments were presented. The behaviors of vertical displacement, pilesoil stress ratio, excess pore water pressure, and vertical acceleration under two cases were compared and discussed. Additionally, studies on the effect of speed and weight of the moving load were performed. It is indicated that the value of vertical displacement, pilesoil stress ratio, excess pore water pressure, and vertical acceleration of GRPS decrease evidently compared with those of unreinforced and nopile embankment, which is caused by the soil arching effect and the reinforcement effect. It is also shown that the greater the axle load value is, the less the beneficial effect of GRPS on the vertical displacement. With the increase of the moving speed of the load, the vertical displacement increases.
　　Key words:moving load; geogridreinforced pilesupported embankments; threedimensional coupled mechanical and hydraulic model; dynamic analysis
　　作为一种经济、有效的软土地基处理方法，桩承式加筋路堤已引起广泛关注［14］。Quang等［5］研究了桩承式加筋路堤中设置斜桩对路堤整体稳定性的加强作用。Huang等［6］研究了桩承式加筋路堤在静荷载作用下的承载力性能。Jenck等［7］采用二维模型试验和平面应变有限元分析，研究了影响桩承式加筋路堤的相关参数。芮瑞等［8］通过对刚性桩加固软土地基的对比研究，揭示了不同处理方式桩顶平面沉降变形的特性。但以上研究都是针对静力特性的。
　　随着高速公路和铁路的快速发展，动荷载作用下路堤的工作性能越来越受到重视［910］。但对桩承式加筋路堤动力特性的研究，目前主要集中在现场监测和试验方面，理论研究还很少。肖宏等［11］通过现场试验，研究了桩承式加筋路堤在机车荷载作用下的动应力、变形和加速度等的响应。Chebli等［12］通过现场试验，研究了路基中横向和竖向加速度随时间及频率的变化规律。
　　然而，由于移动荷载作用下桩承式加筋路堤的现场试验比较复杂，影响结果的因素很多，导致目前很多现场试验的结论并不统一，有的甚至相互矛盾，因此有必要采用数值分析的方式进行系统的研究。〖=D(〗刘飞禹，等：移动荷载作用下桩承式加筋路堤的动力特性〖=〗1数值建模
　　1.1几何模型及边界条件
　　图1为本文桩承式加筋路堤计算模型的尺寸及网格划分图。假设行驶中的汽车的中轴线与路面中轴线重合，轮距为2 m。利用对称性，路堤在横向取一半进行计算，综合考虑桩间距、车轴间距以及电脑的计算能力等因素，路堤纵向长度取12 m。模型的边界条件如图2所示，地下水位设于软土地基表面处。为了减小波在边界面处的反射所带来的计算误差，在模型底部设置静态边界，模型四周设置自由场边界。要模拟天然路堤(无桩无筋)，只需在上述模型中去掉桩体与土工格栅单元即可。