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2.3 基于有限元分析提出的設(shè)計(jì) 采用有限元法對加筋土路堤的穩(wěn)定性分析是研究人員羅伊等人早前嘗試（2009年）。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)中，瑪達(dá)維Latha （2000）提出了土工格室包裹砂等效復(fù)合模式。后來Rajagopal 等人（2001）驗(yàn) 證使用的土工格室支持模型試驗(yàn)等效復(fù)合模型路堤上的軟粘土層構(gòu)成。在此模型中，在土壤中的內(nèi)聚力與通過土工格室對土壤圍壓的增加值 在上一節(jié)中E q （5）給出。土工格室包封土壤的等效剛度涉及未增強(qiáng)土壤的剛度，土工格室的材料和相互作用的割線模量，其表示在多個(gè)格室格子間的相互作用?；谕凉じ袷野馍叭S加壓試驗(yàn)，瑪達(dá)維Latha （2000）和Rajagopal 等（2001）提出了以下非線性經(jīng)驗(yàn)公式來表達(dá)土工格室加固砂（例如）的楊氏模量，所述土工格室的材料的割線模量和無筋砂（K u ）的楊氏模量的參數(shù)。 其中P a =大氣壓， M =土工格室材料割線模量，千牛/米； σ3=圍壓。 在上述公式中模數(shù)的參數(shù)對應(yīng)于雙曲線參數(shù)，鄧肯和昌（1970）提出的模型。對于E q （6）給出的任何土工格室的等效模數(shù)平均值，可以通過簡單的替換來獲得模量（M ）。 M 值應(yīng)相應(yīng)于土工格室的拉伸載荷 - 應(yīng)變曲線中2.5％平均應(yīng)變的值。該中心所述土工格室墊的周向應(yīng)變?yōu)?.5％，典型檢測點(diǎn)通常為約30％至35％的基腳寬度處（瑪達(dá)維Latha 等人的早期研究的量級(jí) 2008年），此應(yīng)變被認(rèn)為是在土工格室的平均周向應(yīng)變，而土壤的圍壓會(huì)因土工格室包裹而增加。 要設(shè)計(jì)一個(gè)土工格室路堤，路基應(yīng)模擬一個(gè)有限的元。土工格室墊層尺寸的確定，可以使用在前面的章節(jié)中討論的復(fù)合模型模擬具有同等的強(qiáng)度和剛度。路堤的壓力效應(yīng)會(huì)給路基的承載能力和下面路基 的相應(yīng)沉降、毗鄰路基地面的隆起、斜坡的橫向變形。通過對比確定：可以改變土工格室墊層的尺寸和強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，以獲得所需的允許荷載范圍內(nèi)的變形能力。有限元設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)在于可以得到路堤所承受的應(yīng)力和變形的完整曲線，這在所描述的其它兩種設(shè)計(jì)方法是不可能的。 要驗(yàn)證土工格室軟粘土地基設(shè)計(jì)的有效性，實(shí)驗(yàn)室通過Krishnaswamy 等（2000）所建立的實(shí)物模型，使用有限元分析的模擬和結(jié)果進(jìn)行了比較。該軟地基土路基和土壤的特性有限元分析顯示在，在GEOFEM 項(xiàng)目（Karpurapu 和1993年巴瑟斯特）采用有限元程序，不同的土工格室坡面的橫向變形比較的縱橫比顯示于圖4，寬高比被定義為土工格室高度（h ）與格室的等效直徑（D ）的比例。土工格室包裹是三角形的，等效直徑由等同于三角形面積相當(dāng)?shù)膱A獲得。在這些模型試驗(yàn)中，格室的直徑保持恒定為225毫米和土工格室墊層的高度是變化的，以獲得格室的不同高寬比。橫向變形恒定，因?yàn)樵撃Ｐ驮囼?yàn)在試驗(yàn)鋼槽進(jìn)行，因此堤腳點(diǎn)是受硬質(zhì)基體包裹體的影響，而堤是可以橫向方向自由移動(dòng)。這些結(jié)果證實(shí)該復(fù)合有限元模型能夠獲到土工格室很好的加固堤防的變化，可放心用于設(shè)計(jì)中。 3. 設(shè)計(jì)實(shí)例 在超過6米厚的軟粘性土上，設(shè)計(jì)建造一個(gè)高6米、無需排水的、抗剪強(qiáng)度15千牛/平方米的路堤。堤的橫截面示于圖5. 中，要求抗剪強(qiáng)度20千牛/平方米，設(shè)計(jì)出適合這種要求的土工格室。 圖5 設(shè)計(jì)實(shí)例中的路基橫斷面 3.1基于滑移線方法的設(shè)計(jì) 路堤基底寬=66米 土工格室寬度= 66米 - 4米（兩側(cè)偏移2米）=62米 土工格室寬度/軟土層的深度=62/6=10.33 根據(jù)應(yīng)力曲線圖，P /Cu = 12（從詹納1988年和布什1990講解中的圖表中獲?。? 跨剛性端的平均壓力P'=12Cu +1Cu =13Cu 因此，根據(jù)路基承載能力繪出的對稱的半邊路堤斷如圖 圖6 承載力圖設(shè)計(jì)實(shí)例 允許壓力20千牛/平方米對稱路堤的計(jì)算如下： 土工格室墊層上的路基的重量負(fù)荷（壩頂寬18米，基部寬28米，高4米）=（18 +28）/2×4×19 =1748千牛/米； 土工格室插入路基部分的重量負(fù)荷（基寬33m 和高度2 M ）=33×2×19 =1254千牛/米； 允許負(fù)載峰值（長18米）= 18×20=360千牛/米。 半邊路堤荷載（包括附加）=總負(fù)荷=1748+1254+360=3362千牛/米； 從壓力圖得到承載能力，千牛/米：6×5.71C u +（5.71+12）/2×C U × 5.71+7.5×13C U =304.43CU 為平衡所需要Cu=3362/304.43=11.04千牛/平方米

四、土工格室工程應(yīng)用 1、 處理半填半路基 在地面自然坡度徒于1：5的斜坡上修筑路堤時(shí)，路堤基底應(yīng)挖臺(tái)階，臺(tái)階寬度不得小于1M時(shí)，分期修建或改建公路加寬時(shí)，新舊路基填方邊坡的銜接處，應(yīng)開挖臺(tái)階，高等級(jí)公路臺(tái)階寬度一般為2M，在每層臺(tái)階水平面上鋪設(shè)土工格室，利用土工格室自身的立面?zhèn)认藜咏钚?yīng)，更好的解決不均勻沉陷的難題。 2、 風(fēng)沙地區(qū)路基 風(fēng)沙地區(qū)路基應(yīng)以低路堤為主，填土高度一般不就小于0.3M.由于風(fēng)沙地區(qū)路基修筑的低路基及重承載的專業(yè)要求，采用土工格室可以對松散填料起到側(cè)限作用，在有限的高度內(nèi)保障路基具有高的剛度和強(qiáng)度，以承受大型車輛的荷載應(yīng)力。 3、 臺(tái)背路基填土加筋 采用土工格室可以更好的實(shí)現(xiàn)臺(tái)背加筋的目的，土工格室與填料間可以產(chǎn)生足夠的摩擦力，有效減少路基與構(gòu)造物間的不均勻的沉降，最終才能有效緩解“橋臺(tái)跳車”病害對橋面的的早期沖擊破壞。 4、 多年凍土地區(qū)路基 在多年凍土地區(qū)修筑填方路基，應(yīng)達(dá)到最小填土高度，以防止發(fā)生翻漿或引起凍層上限下降，致使路堤發(fā)生過量沉降。土工格室特有的立面加筋效應(yīng)和有效的落實(shí)的整體側(cè)限性，可以在最大程度上確保在某些特殊地段的最小填土高度，并使填土具有高品質(zhì)的強(qiáng)度和剛度。 5、 黃土濕陷路基處理 對于高速公路和一級(jí)公路通過濕陷性黃土和壓縮性較好的黃土地段時(shí)，或高路堤的地基允許承載力低于車輛協(xié)力荷載和路堤自重的壓力時(shí)，還應(yīng)按承載力要求對路基進(jìn)行處理，這時(shí)土工格室的優(yōu)越性就彰現(xiàn)無疑了。 6、 鹽漬土、膨脹土 采用鹽漬土，膨脹土修筑的高速公路，一級(jí)公路，路肩及邊坡均采用加固措施，格室的立面加固效果是所有加固材料中最優(yōu)異的一種，而它具有優(yōu)良的耐腐蝕性，完全可以滿足在鹽漬土，膨脹土修筑高等公路的要求。 五、組成部分 土工格室是由高強(qiáng)度的HDPE或PP共聚料寬帶，經(jīng)過強(qiáng)力焊接或鉚接而形成的一片網(wǎng)狀格室結(jié)構(gòu)。它伸縮自如，運(yùn)輸時(shí)可縮疊起來，使用時(shí)張開并又充填土石或混凝土料，構(gòu)成具有強(qiáng)大側(cè)向限制和大剛度的結(jié)構(gòu)體。它可用來做為墊層，處理軟弱地基增大地基的承載能力，也可鋪設(shè)在坡面上構(gòu)成坡面防護(hù)結(jié)構(gòu)，還可以用來建造支擋結(jié)構(gòu)等。 六、主要用途 1、用于穩(wěn)固公路、鐵路路基。 2、用于承受載重力的堤防及淺水河道治理。 3、用于防止滑坡及受載重力的混合式擋墻。 4、在遇到軟地基時(shí)。采用土工格室可大大減輕施工勞動(dòng)強(qiáng)度，減少路基厚度施工速度快，性能好，大大的降低工程造價(jià)。

山東聯(lián)祥工程材料有限公司，公司位于馳名中外的“五岳之首”——泰安，周邊風(fēng)景秀麗，環(huán)境優(yōu)雅，西距中國肥桃之鄉(xiāng)30公里，南距文化名城孔府（曲阜）70公里，西距歷史古跡梁山50公里，北距省城濟(jì)南國際機(jī)場80公里，周邊與濟(jì)青、京滬、京福高速公路及104國道相連接，交通十分便利，通訊發(fā)達(dá)。
山東聯(lián)祥工程材料有限公司是專業(yè)從事土工合成材料及新型復(fù)合材料生產(chǎn)、研發(fā)的高科技民營企業(yè)；是“中國土工合成材料工程協(xié)會(huì)”會(huì)員單位。公司占地40000平方米，注冊資本5080萬元，年產(chǎn)土工合成材料及新型復(fù)合材料4000噸，年銷售收入1.2億元，利稅800萬元?，F(xiàn)有員工300余人，其中具有高中級(jí)以上職稱的專業(yè)技術(shù)人員30名，擁有德國卡爾邁耶（KARL MALIMO）高速“拉舍爾”經(jīng)編機(jī)、瑪里莫（MALIM0）多軸向織機(jī)、道尼爾織機(jī)，并掌握門澤爾公司涂層技術(shù)。
山東聯(lián)祥工程材料有限公司主要產(chǎn)品包括：抗裂貼，防裂貼，貼縫帶，鋼塑土工格柵，玻纖土工格柵，雙向塑料格柵，單向塑料格柵，滌綸土工格柵，PP焊接格柵，聚酯玻纖布，三維植被網(wǎng)，土工布，土工膜，排水板，土工格室，軟式透水管，塑料盲溝，膨潤土防水毯及多種新型復(fù)合材料。產(chǎn)品質(zhì)量已達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空、航天、軍事、化工、石油；公路、鐵路、機(jī)械、水利、電力、水土保持及環(huán)境綠化與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域，產(chǎn)品受到工程界專家及廣大用戶的一致好評，并受到國內(nèi)外有關(guān)專家的認(rèn)同和贊譽(yù)。公司與全國十幾家科研院所及大專院校建立了密切的協(xié)作關(guān)系。
目前公司所生產(chǎn)的的格柵遠(yuǎn)銷海內(nèi)外各個(gè)國家，俄羅斯，美國，智利，南非，喀麥隆，哥倫比亞，哈薩克斯坦等，占到生產(chǎn)總額的40%左右，得到廣大客戶的一致認(rèn)可，我們的產(chǎn)品通過歐盟的CE認(rèn)證。
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