拓宽公路路基变形与挡土墙受力特性有限元分析
基于有限元分析的挡土墙结构优化研究
基于有限元分析的挡土墙结构优化研究挡土墙是土木工程中常见的一种边坡支护结构，其作用是抵抗土体自重和侧压力，保护边坡的稳定。
在挡土墙的设计中，优化结构是提高结构性能和经济性的关键。
基于有限元分析的挡土墙结构优化研究旨在通过有限元分析方法，评估挡土墙结构的性能，进而寻求最优的结构方案。
本文将针对挡土墙结构的优化进行详细研究，包括结构参数的选取、有限元模型的建立、分析方法的选择和结果的评估等方面。
首先，结构参数的选取是挡土墙优化设计的基础。
挡土墙结构包括墙体几何参数和材料参数等。
在选取墙体几何参数方面，需要考虑墙体的高度、底宽、顶宽、坡度等因素。
而在选取材料参数方面，需要考虑墙体的抗折强度、抗滑强度、抗倾覆能力等指标。
通过在一定范围内变化这些参数，可以得到不同结构方案的有限元模型。
其次，有限元模型的建立是进行优化研究的关键。
有限元模型应该准确地描述挡土墙的力学行为，并能够反映实际工程中的各种受力和变形情况。
一般来说，有限元模型应包括挡土墙结构、土体、支护设施等各个组成部分。
在建立模型时，还需根据实际情况考虑边界条件，如土体的边界约束和荷载的施加方式等。
第三，选择合适的分析方法进行挡土墙结构的有限元分析是优化研究的关键环节。
有限元分析方法主要包括静力分析和动力分析。
对于挡土墙这种静力结构，一般可以采用静力分析方法，例如采用平衡法、变分原理或有限元法求解结构的受力和变形情况。
在分析过程中，还需考虑土体的非线性特性、构筑物与土体的接触条件等。
最后，通过有限元分析的结果来评估不同结构方案的性能，进而确定最优方案。
评估指标主要包括挡土墙结构的受力性能、变形性能和经济性能等。
通过比较不同结构方案的评估指标，可以得到最优的挡土墙结构设计。
综上所述，基于有限元分析的挡土墙结构优化研究是一个复杂而重要的课题。
在研究中，需要选取合适的结构参数、建立准确的有限元模型、选择适当的分析方法，并通过评估指标确定最优设计方案。
通过这些研究内容的探索和分析，可以得到性能更好、经济性更高的挡土墙结构设计，提高工程的稳定性和安全性。
浅谈有限元计算土工格栅挡墙的稳定性
浅谈有限元计算土工格栅挡墙的稳定性我国目前处于基建大潮当中，随着基建的深入开展，各种复杂地形、诸多受限条件，探索多种实用性挡墙结构较为迫切，加筋式挡土墙是利用加筋技术修建的一种支挡结构物，加筋土是一种在土中加入拉筋的复合土，它利用拉筋与土间的摩擦作用，改善土体的变形条件和提高土体的工程性能，从而达到稳定土体的目的。
加筋土以其技术上的优越性、较为显著的经济性和广泛的实用性，越来越值得工程行业所重视。
本文就此前提，利用有限元法对加筋土挡墙的稳定性进行分析，所采用计算软件为Midas/GTS NX数值分析软件。
1有限元设计方法及原理有限元法是六七十年代发展起来的一种使用的数值分析方法，但当时并未流行使用，伴随数值模拟理论的成熟与计算机的广泛应用而被工程界日益重视与发展。
在实际工程领域中，研究对象的几何形状不规则，材料绝大部分为非均质、非线性。
有限元法把一个结构看成由有限个单元通过节点连接起来的整体，除去边界上被固定的节点外，对可以产生位移的各个节点，利用平衡条件求出它们的位移，然后通过节点位移求解各单元内力，因此有限元法在工程设计和研究中可以使许多复杂的工程分析问题迎刃而解。
1.1、土体本构关系：土体的本构关系即应力-应变的关系，是土体形状与土的物理力学性质的综合反映，通过一定的数学表达式来体现所发现的土体变形特性，关于土体材料强度理论有很多种，不同的理论适用于不同的材料。
通常认为，摩尔-库伦理论最适合土体情况，摩尔-库伦强度理论认为材料破坏是剪切破坏，在破坏面上的剪应力是法向应力的函数：=砂土的抗剪强度与作用在剪切面上的法向压力成正比，比例系数即为内摩擦系数。
粘性土的抗剪强度与砂土的抗剪强度增加一项土的粘聚力。
即：砂土：=粘性土：=由上述所得公式推导其极限平衡状态服从一下破坏准则[1]：1.2、加筋材与土体接触界面模拟土工格栅与土体接触面上，有可能因相对变形而产生滑移，或在接触面附近发生剪切破坏，但脱离周围土体的情况几乎不可能发生故本次采用Goodman接触单元模拟。
基于有限元分析的挡土墙稳定性评估与优化设计
基于有限元分析的挡土墙稳定性评估与优化设计挡土墙是土木工程中常用的一种结构，用于抵抗土体的侧压力，保持土体的稳定。
挡土墙的稳定性评估与优化设计是一项重要的工作，可以确保挡土墙在正常使用条件下不发生倒塌事故，并能满足建设需求。
在进行挡土墙稳定性评估与优化设计时，有限元分析是一种常用的方法。
有限元分析是一种数值计算方法，通过将复杂连续介质问题离散化为有限个单元，建立离散的数学模型，并利用计算机进行求解。
通过有限元分析，可以对挡土墙的受力和变形进行准确的模拟和计算，为稳定性评估提供可靠的依据。
在进行稳定性评估时，首先需要确定挡土墙所受力的边界条件。
这包括土体的侧压力、挡土墙的重力、附加荷载等。
通过有限元分析，可以将这些力的作用效果准确地模拟出来，并计算出挡土墙在不同工况下的受力情况。
根据计算结果，可以判断挡土墙的稳定性，并进行相应的优化设计。
在评估挡土墙的稳定性时，主要考虑以下几个方面：1. 滑动稳定性评估：滑动是挡土墙最常见的破坏形式之一。
通过有限元分析，可以计算挡土墙和土体之间的剪应力分布，并评估挡土墙的滑动稳定性。
如果滑动安全系数小于1，即表示滑动破坏的可能性较大，需要进行相应的优化设计。
2. 翻转稳定性评估：翻转是挡土墙另一种常见的破坏形式。
通过有限元分析，可以计算挡土墙的倾覆转矩，并评估挡土墙的翻转稳定性。
如果倾覆转矩大于挡土墙的抗倾覆转矩，即表示翻转破坏的可能性较大，需要进行相应的优化设计。
3. 应力和变形分析：挡土墙的稳定性评估还需要考虑挡土墙和土体的应力和变形情况。
通过有限元分析，可以计算挡土墙和土体的应力和变形分布，并评估挡土墙的变形与破坏情况。
如果挡土墙变形较大或应力超过允许值，需要进行相应的优化设计。
基于有限元分析的挡土墙稳定性评估与优化设计是一项复杂而重要的工作。
在进行评估时，需要准确模拟挡土墙及其周围土体的力学行为，并结合结构的受力性能和变形特点进行综合分析。
通过合理的优化设计，可以提高挡土墙的稳定性，确保工程的安全运行。
挡土墙有限元分析
挡土墙有限元分析
十、利用有限元软件对扶壁挡土墙进行的应力和振型分析。
（扶壁间距4m，厚
0.4m）
r=20.2kN/m2
C=0.041MPa
扶壁挡土墙截面尺寸（m）
解：
应力分析
一、建立计算初始地应力模型
1、建立几何模型
2、定义物理条件
定义施加边界条件：。
●施加重力荷载：
●定义材料特性
a) 挡土墙材料特性b)地基土材料特性
●定义单元组
●定义接触
网格划分
保存数据库为diyingli.in或diyingli.idb
3、求解
输入将要生成的求解文件diyingli.dat，ADINA开始求解4、静力分析后处理结果
5、后处理结果中提取地应力
二、建立土压力计算模型
1、增加新的几何模型
2、定义模型的物理条件(略)
3、网格划分
4、求解
●求解控制
●求解过程
输入将要生成的求解文件tuyali.dat，ADINA开始求解5、后处理
挡土墙与地基的有效应力分布挡土墙的有效应力分布
（x=3.9m，z=-0.4m）有效应力曲线（y=-2.1m，z=0.4m）有效应力曲线
（x=3.9m，y=-1.7m）有效应力曲线
模态分析
在tuyali.in的基础上删除墙后填土（保留重力荷载）一、求解
●分析类型设置
在求解类型中选择Frequencies/modes,然后点击，
二、后处理
●模态及频率
一阶模态二阶模态三阶模态
四阶模态五阶模态六阶模态
七阶模态八阶模态九阶模态
十阶模态。
高速公路路堤拓宽地基性状分析【土木工程岩土工程专业优秀论文】
第三章高速公路拓宽工程有限元分析
图３．２算例有限元网格
３．２采用排水固结法处理的路堤变形性状分析
本节研究原有路堤下的地基采用排水固结法处理，并且在原有路堤荷载之下地基固结已经基本完成，而拓宽路堤下的地基也采用排水固结法处理的情况。
高速公路是绵延很长的线形建筑物，沿途经过的地区会有不同的地质情况，因此在不同地区天然地基的力学参数会有所不同；沿途地面起伏不平存在不同的海拔高度，因此路堤的高度也会有所不同。
在路堤施工的过程中，由于采用的土体性质、含水量、压实功等指标的差异，路堤完工后路堤土体的的力学参数也会有所差异。
根据路堤下的地基力学性质的差异，以及上部荷载情况的不同，进行地基处理设计时也应该采用不同的设计参数。
本节首先选取一组地基参数作为参考算例，研究在这个标准情况下路堤和地基的变形性状；然后通过对地基参数在…个允许的范围内变动，研究每一个地基参数的变化对路堤沉降的影响。
由于原有高速公路路堤在建造和投入使用的过程中，路堤和地基会发生一定。
基于有限元方法的挡土墙承载力计算与优化
基于有限元方法的挡土墙承载力计算与优化挡土墙是一种常用的土木工程结构，用于抵抗土体的压力，以保护土地、道路和建筑物等不受土体侵蚀和滑坡的影响。
挡土墙的承载力计算与优化是设计和施工过程中非常重要的步骤，既关系到工程的安全性和可靠性，也关系到工程的经济性和效益性。
有限元方法是目前工程领域中广泛使用的计算方法之一，它基于将结构连续体划分成离散的有限个单元，然后通过计算这些单元的应力和变形来获得结构的力学性能。
在挡土墙的承载力计算与优化中，有限元方法可以准确地描述挡土墙的应力分布、变形特性和破坏机制，从而指导设计和改进挡土墙的结构参数和材料选择。
在进行挡土墙的承载力计算之前，首先需要确定挡土墙的几何形状和土体参数。
挡土墙的几何形状包括高度、底宽、顶宽、坡度、墙面和护面形式等。
土体参数包括土的重度、内摩擦角、黏聚力等。
这些参数可以通过现场勘测或室内试验来获得。
然后，需要进行有限元模型的建立。
有限元模型是将挡土墙结构离散化的过程，通常将挡土墙划分为多个单元，每个单元具有不同的材料和几何参数。
有限元模型中包括了挡土墙和土体的接触界面、挡土墙内的裂缝以及可能存在的加固结构等。
有限元模型的建立需要根据实际情况进行调整和验证，以准确模拟挡土墙的力学行为。
在有限元模型建立之后，可以进行荷载施加和边界条件的设定。
荷载通常包括土体的自重、水压、交通载荷等。
边界条件可以根据实际情况进行设定，如挡土墙墙顶固定还是自由、侧面是否受限等。
这些条件的设定对于挡土墙的力学行为和承载力计算有重要的影响。
接下来，可以进行挡土墙的力学分析和承载力计算。
有限元分析软件可以根据有限元模型和施加的荷载进行计算，得到挡土墙的内力、应力和变形等信息。
这些信息可以用于评估挡土墙的稳定性和承载力，并作为优化设计的依据。
基于有限元方法的挡土墙承载力优化设计可以从多个方面进行。
首先，可以优化挡土墙的结构形式，如改变挡土墙的坡度、墙面形式和护面形式等，以减小挡土墙的应力集中和变形程度。
山区拓宽公路路基挡土墙的受力变形特征分析
山区拓宽公路路基挡土墙的受力变形特征分析摘要：信息和经济的飞速发展让我国各个地区越来越成为了一个有机的整体，这就更加要求着交通的便利和发达。
尤其是山区公路的维护和扩建更是重中之重。
山区路段的公路建设有着自己的特征和应注意的问题，同时由于严峻的自然环境使山区路面更加容易受到影响和破坏。
本文针对山区扩宽公路挡土墙路基的手力和变形进行了系统的分析和研究，在充分调研的基础上提出了在山区公路扩宽时有效保护老路基，使挡墙不至变形的方法和规律。
关键词：山区公路路基挡土墙变形特征分析前言：山区路段的研究和治理是一个新的课题，在九十年代初期我国对于公路的问题还始终偏向于建设方面，而还没有提出系统的公路改造和治理计划。
在近年才提出了对于旧公路进行维护方案。
在课题的研究过程当中我们要看到，城市的道路与山区道路的改造和扩宽所面对的难点和情况是不一样的，山区公路在扩宽时受到的阻力要更加的巨大。
1.对山区拓宽公路挡土墙路基受力变形的简单分析1.1挡土墙受力变形的基本特征我们在以往的案例当中可以了解到，公路在施工结束之后比较容易沉降的部位大多发生在两个地方：新老路基的结合处与挡墙和路基的结合处。
这和山区公路的自然环境是分不开的，由于山区自然环境当中土质相对松软，在过往汽车运输当中的碾压和施压作用下挡墙十分容易发生下沉和变形。
而在挡墙变形的现象发生当中，新建成的公路和改造的公路之间又有着很大的不同。
新建的公路最大的沉降点集中在公路地基的中部，而拓宽改建的公路下沉则显示出明显的‘勺子形态’（如图-1），会根据山体的原有走势发生变化。
也就是在以上所述的新老路基结合处和挡墙路基的结合处，所以在治理当中这两个部位成了重中之重。
图-11.2在公路改造过程当中老路基所造成的影响在山区公路的改造过程当中老路基对于工程的影响是不可忽视的。
旧公路的路堤坡度一般都是随着地形而发生变化，这就要求在拓宽公路的施工当中注意分析各个路段挡墙在不同坡度中所受的压力，计算其变形的程度。
拓宽公路路基变形与挡土墙受力特性有限元分析
拓宽公路路基变形与挡土墙受力特性有限元分析
芦佳;郝宇萌;蒙超荣
【期刊名称】《河南城建学院学报》
【年(卷),期】2017(026)003
【摘要】采用Midas/GTS有限元软件,分析了山区陡坡段拓宽公路路基与挡土墙受力变形特性.结果表明,拓宽路基顶面沉降曲线呈“勺子”形,要重视新、老路基结合部位的处治以及挡墙与拓宽路基的拼接处理;不仅要控制拓宽路基工后沉降,还应控制新、老路基的差异沉降,防止其对路面结构造成破坏;挡土墙墙背上的土压力分布并非是理论上的线性分布,土压力大小介于静止土压力与主动土压力之间,挡墙土压力的分布及大小决定了挡墙的稳定状态;通过分析路基拓宽宽度和填料压缩模量等因素对路基和挡墙受力变形的影响,建议根据现场情况减小拓宽宽度,合理选择填筑材料.
【总页数】5页(P19-23)
【作者】芦佳;郝宇萌;蒙超荣
【作者单位】长安大学公路学院,陕西西安710064;长安大学公路学院,陕西西安710064;长安大学公路学院,陕西西安710064
【正文语种】中文
【中图分类】U416.1
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3.新建及拓宽公路路堤挡土墙受力及变形有限元分析 [J], 翟艳
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第２ ６卷第 ３期
２ ０ １ ７年 ５月
河 南 城 建 学 院 学 报
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Ｖ０ １ ． ２ ６ Ｎ ｏ ． ３
Ｍａ ｙ． ２ ０１ ７
文 章编 号 ： １ ６ ７பைடு நூலகம்４— ７ ０ ４ ６ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３－ ０ ０ １ ９— ０ ５
ＤＯＩ ： １ ０ ． １ ４ １ ４ ０ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｈ ｎ ｃ ｊ ｘ ｂ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ３ ． ０ ０ ５
拓 宽 公 路 路 基 变 形 与 挡 土 墙 受 力 特 性 有 限 元 分 析
Ｃｎａｒａｃｔ １ ｅｎ● 』 Ｓ ｎＣＳ ● ０ｆ ● ● ｒ ｅｔ Ｊ ａｉ ● ｍ■ ｎ￣ 、 ， ａ儿 １ １
Ｌ Ｕ Ｊ ｉ ａ，ＨＡＯ Ｙｕ — ｍｅ ｎ ｇ，ＭＥ ＮＧ Ｃ ｈ ａ ｏ — ｒ ｏ ｎ ｇ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆＨｉ ｇ ｈ ｗ ａ ｙ ， Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ａ ＇ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， ７ １ ０ ０ ５ ４ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
情况减 小拓宽宽度 ， 合理选择填筑材料 。 关键词 ： 山区 陡坡 段 ； 有 限元 ； 拓 宽路基 ； 挡 土墙 ； 受力 与 变形 特性 中 图分类 号 ： Ｕ ４ １ ６ ． １ 文献 标识 码 ： Ａ
Ｆｉ ｎｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ０ ｆ ｗｉ ｄｅ ｎｉ ｎｇ ｓ ｕｂ ｇ ｒ ａ ｄ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ
ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｓ ｐ ｌ ｉ ｃ ｉ ｎ ｇ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｒ ｅ ｔ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｗａ ｌ ｌ ａ ｎｄ ｗｉ ｄｅ ｎ ｉ ｎ ｇ ｓ ｕ ｂ ｒａ ｇ ｄ ｅ， ｉ ｎ ａ ｄｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ
合 部 位 的处 治 以及 挡 墙 与 拓 宽路 基 的拼 接 处理 ； 不 仅要 控 制 拓 宽 路 基 工 后 沉 降， 还 应控 制新 、 老路 基 的 差异 沉 降 ， 防止 其 对路 面结 构 造 成破 坏 ； 挡 土墙 墙 背
上 的 土压 力分 布并 非是 理论 上 的线 性分 布 ， 土压 力 大小介 于静 止 土压 力与主 动 土压 力之 间 ， 挡 墙 土压 力 的分布及 大 小 决定 了挡墙 的稳 定 状 态 ； 通过 分析 路基 拓 宽 宽度和 填料 压 缩模 量等 因素 对路 基和 挡墙 受力 变形 的影响 ， 建议 根 据现 场
芦 佳 ， 郝 宇萌 ， 蒙超 荣
（ 长安 大学 公路学院， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ６ ４ ）
摘 要： 采 用 Ｍｉ ｄ ａ ｓ ／ Ｇ Ｔ Ｓ有 限元软 件 ， 分析 了山 区陡坡段拓 宽 公路路 基 与挡 土墙 受力 变
形特性。结果表明， 拓宽路基顶 面沉 降曲线呈“ 勺子” 形， 要重视新、 老路基结
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