加筋土结构数值分析目前存在的三种模式

加筋土结构数值分析目前存在的三种模式

(1)复合材料法 W. Jill Harrison等[lOl]假定土与筋材组成横观各向同性复合材料，土与筋材为线弹性，给出了复合材料相关弹性常数；Tien - Chien Chen等采用横观各向同性概念提出了一种考虑非线性的更一般的复合材料方法；Karl M. Romstad等忽略各向异性材料的应力耦合效应，推导出加筋复合体的应力一应变关系表达式，并用于有限元计算；Cryczmanski等把用于地基补强的单层织物与周围一定厚度的砂土当成一种复合材料，推导出该薄层复合材料的弹性矩阵；Mahmoud等把均质材料的塑性理论与经典层压板理论结合起来分析土与土工织物所组成的复合材料性质，假定为一个位移整体，推导出可进行有限元计算的弹性矩阵；BrunoSudret等采用多相模型( Multiphase model)对加筋结构进行了分析；周世良利用应变相容概念和自洽方法构建了加筋土的复合材料模型；肖成志在复合材料模型中考虑了筋材的蠕变性质。 自从复合材料方法应用于加筋土计算以来，国内外许多学者提出基于不同观点的材料模型，如弹性模型、弹性非线性模型、弹塑性模型以及考虑材料蠕变特性的流变模等。但存在以下闾题：①假定太多且部分假设与实际不符，限制了其实际应用；②复合材料各向异性的强度准则极其复杂，给程序计算判断造成很大困难；③单元尺寸的选择具有较大随意性，没有理论依据。 (2)筋一土分开模拟法 筋一土分开的方法符合人们的直观感觉，各部分关系比较明确，是目前最为常用的方法。如Andrawes等将土工织物采用线性单元模拟对加筋土进行计算；在接触面上，Yu Huang等在计算土工格栅与金属网加筋堤时，采用两节点连接单元模拟筋土之间的接触面；栾茂田、王家鼎等在土工格栅加筋挡墙与黄土路堤的计算中采用Goodman接触面单元；De-saj采用DSC模型和薄层单元模拟筋土接触面；张兴东等也采用Desai提出的方法对动荷载下的加筋土挡墙进行计算。 目前国内外接触面本构模型与计算模型有R．F．Goodman等用于模拟节理岩体的无厚度接触面单元、接触面双曲线关系模型、接触面弹塑性模型、接触面的刚塑性模型、非线性薄层单元、剪切错动带单元、有厚度剪切滑移薄层单元等，采用这些方法对一些县体工程问题进行了研究，取得了一些有益的结论。但接触面单元划分的工作量过大，掩盖了土单元模型对计算结果的影响，接触面单元的计算效果和参数成为控制加筋土结构计算准确程度的主要因素，这与实际不符。 (3)等效附加应力法 1998年介玉新、李广信提出等效附加应力法，即把加筋土中筋材的作用等效成附加应力，并沿着筋材的方向作用在土骨架上，然后对加筋土体进行计算。计算中仅出现土体单元，筋材的作用被当作外力作用于土体单元上，使分析计算大大简化。2007年两人又提出了其改进方法，通过增加附加矩阵达到直接求解的目的。该方法已被国内一些研究者作为加筋土计算的第三种方法，但其应用推广还尚待时日。 考虑到土体力学性质复杂多变，而加筋材料品种繁多、性能各异，筋土界面相互作用机理尚在研究之中等因素，笔者认为：单纯靠分析手段来准确估计土与筋材受力是相当困难的，在设计中，应以岩土力学原理为基础，利用原型观测和试验，参考工程实践得到的经验或半经验方法，结合加筋工程的具体条件建立实用分析方法以解决实际工程问题。