土工格栅加筋拓宽路堤有限元分析.docx

土工格栅加筋拓宽路堤有限元分析
引言
在土木工程领域中，如何提高路堤的承载能力，是一个至关重要的问题。针对此问题，土工格栅加筋被广泛应用。土工格栅是由高强聚酯或者玻璃纤维纤维制成的，具有非常好的抗拉和抗压性能，可用于加固土壤或者增强土体的稳定性。本文以土工格栅加筋拓宽路堤为研究对象，使用有限元方法对其进行分析。
方法
模型建立
本文使用有限元方法对土工格栅加筋拓宽路堤进行分析。首先，需要建立一个合适的模型。该模型由路基层、土工格栅和填土层三部分组成。具体建模过程如下：
①建立路基层：路基层采用均质性弹性体模型，模拟路堤的基础层。该层标准土层厚度为1.5m，模型中共设置三层，厚度为4.5m。
②建立土工格栅层：土工格栅层采用线性弹性体模型，该层的刚度可根据实际工程需要进行设置。根据工程实际情况，此处设置土工格栅层厚度为1.5m。
③建立填土层：填土层采用均质性弹性体模型，用以模拟填土层的压实情况。该层标准土层厚度为1.5m，模型中共设置三层，厚度为4.5m。
④建立边界：设定该模型的边界为自由边界，以保证自由应变条件的边界条件。
基于上述步骤，我们建立了一个模拟土工格栅加筋拓宽路堤的有限元模型。
载荷设置
为了模拟实际工程情况，本文采用了汽车轮重荷载进行载荷设置。具体设置方法如下：
①轮辋尺寸：宽度为0.6m，直径为1.5m。
②荷载：为模拟现实生活中的汽车荷载，采用35t重量的汽车，全车均匀分布至6个轮辋上。
③模拟过程：车辆以约20km/h的速度通过模型。
仿真过程
本文采用了ABAQUS软件进行有限元仿真。具体要点如下：
①建立模型后将其导入ABAQUS软件，并定义材料的参数和模型的几何特征。
②创建二维轮转运动载荷和边界条件，并使汽车质心与轮辋重心对应。
③按时间段将载荷施加到模型上，进行全过程模拟。
结果与分析
如图1所示，载荷通过车轮传至模型上。在沿水平线的剖面截面分析中，路堤处和路堤旁土层处的位移值相对较小，而土工格栅层所在区域的位移值较大。此现象表明，当土工格栅材料加固路堤后，土质材料会在该层淤积，并增加一定的拉伸刚度。
在轮辋通过模型的过程中，产生了垂直方向的应变。如图2所示，应变云图呈现出较为规则的梯形形态，凸起区域处的应变值较小，而凹陷区域的应变值较大。
结论
本文以土工格栅加筋拓宽路堤为研究对象，采用有限元分析方法对其进行了模拟。结果显示土工格栅层可有效改善路堤的稳定性表现。在车辆经过时，路堤处和路堤旁土层处的位移值相对较小，而土工格栅层所在区域的位移值较大。而在轮辋通过模型的过程中，凸起区域处的应变值较小，而凹陷区域的应变值较大。整体来看，土工格栅层可有效提高路堤的承载能力，降低路堤的沉降情况。
参考文献：
[1]Tan，D.L.,Liu,C.Y.,&Zou,C.B.(2013).Numericalsimulationofreinforcedearthretainingwallwithgeogrid.JournalofJilinUniversity(EngineeringandTechnologyEdition),43(1),157-163.
[2]Yu,F.Q.,Peng,N.B.,&Liu,G.B.(2011).Experimentalstudyongeogridreinforcedsandfoundationbehaviorsunderstriploading.JournalofCentralSouthUniversity(ScienceandTechnology),42(4),1168-1173.
[3]Fadi,S.Z.,Dissanayake,R.,&Cabalar,A.F.(2018).Numericalinvestigationofgeogrid-reinforcedsoilretainingwalls.ComputersandGeotechnics,97,50-60.