连载-岩土微技术-70【加筋土挡墙结构位移及受力

　　迈达斯岩土产品简介

　　midas GTS NX

　　midas GTS NX（New eXperience of Geo-Technical analysis System）是一款针对岩土领域研发的通用有限元分析软件，支持静力分析、动力分析、渗流分析、应力-渗流耦合分析、固结分析、施工阶段分析、边坡稳定分析等多种分析类型，适用于地铁、隧道、边坡、基坑、桩基、水工、矿山等各种实际工程的准确建模与分析，并提供了多种专业化建模助手和数据库。

　　midas SoilWork

　　midas SoilWorks提供二维岩土工程整体解决方案，覆盖隧道、边坡、软弱地基、基础、渗流以及动力分析等各种领域，并符合实际工程习惯及满足设计验算的需求。其基于CAD的操作环境，提供的网格自动生成功能，边界条件自动赋予、模型验检、参数化分析、模型间数据联动、结合规范的设计验算、便利的结果整理和计算书的输出功能，将极大提高岩土工程师的工作效率。

　　midas XD

　　midas XD 基坑一体化设计软件是针对土木基坑领域中的一款综合性设计软件，提供建模、分析、设计、施工图、工程量统计等一体化整体解决方案。可适用于岩土、建筑、桥梁基坑的设计，能够通过便捷的前处理建模功能，自动完成分析、设计、出图、工程量统计等一系列基坑设计作业。midas XD满足国内基坑规范中要求的传统计算方法的同时，还包含了剖面连续介质平面有限元法、内支撑平面杆系有限元法等FEM计算，提供了更多、更丰富的计算解决方案。

　　加筋土挡墙结构位移及受力特性分析

　　1 引言

　　加筋土挡墙因绿色低碳、抗震性能好、建材成本低等优点，近些年来得到了广泛的应用。但目前在实际应用中往往因施工质量的问题，导致其在运营阶段出现墙体位移过大等一系列问题。本文通过在GTS NX中建立一加筋土挡墙模型，分析其地基承载力、路基沉降、墙体水平位移、土工格栅拉力等数据，为实际工程提供参考。

　　2 模型的建立

　　2.1 工程概况

　　某地区修建一路堤式刚性面板加筋土挡墙，墙高6m，路基顶面宽度12m，下部地基为软弱土层。地基采用水泥搅拌桩加固，桩径0.5 m，分为两个区域。在挡墙条形基础下进行加密布置，在桩顶铺设1 m的碎石垫层。经检测地基承载力满足设计需求，开始分层进行填筑（每层0.3m）并铺设土工格栅，随填筑施工进行格栅铺设，第1层土工格栅选择通铺，第2层、第3层土工格栅铺设6m，第四层选择通铺，依此规律循环。设置袋装砂加卵石反滤层作为反包体。填筑指定高度后，浇筑面板和帽石。如图1所示。

　　图1 GTS NX加筋土挡墙模型

　　2.2 建模要点

　　GTS NX建模主要可分为5个步骤，几何-材料属性-网格划分-荷载及边界条件-施工阶段及工况。结合加筋土挡墙的建模流程，对以上5个步骤的操作要点进行讲解。

　　（1）几何线框导入

　　通过CAD绘图软件提前将加筋土挡墙截面轮廓线绘制出来。需要注意的是由于每次铺设格栅的长度不同，建议提前在几何编辑中提前做好截断，如图2中路基中心处的两条线。

　　图2 加筋土挡墙几何线

　　（2）材料/属性设置

　　针对路基工程截面沿着走向不变的特点（近似大坝），符合平面应变基本假定，因此可采用二维模型进行建模，如图3所示。相关材料参数及属性可见表1所示。

　　图3 选择2D模型类型

　　表1 岩土及结构材料参数

　　GTS NX提供了土工格栅单元用来模拟加筋土挡墙中的土工格栅，其结构性能仅受拉。关于土工格栅所需的参数设置有两个要点：①材料参数定义，②属性定义。需要输入材料参数：弹性模量、容重、泊松比，属性参数：面积。具体可见图4所示。

　　a) 材料参数设置

　　b) 属性设置

　　图4 GTS NX土工格栅参数设置

　　土工合成材料进场时，厂家会提供材料的相关参数，通过提取相关参数值用于建模参数的输入，以表2为例展开讲解。

　　表2 单向土工格栅HDPE材料参数表

　　土工合成材料的模量取值需要做拉伸试验。由于材料自身特性，其应力-应变曲线是非线性的，因此有三个模量值可作为拉伸模量的表示值：初始切向模量、偏移切线模量、割线模量。

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