加筋土結(jié)構(gòu)數(shù)值分析目前存在的三種模式

(1)復合材料法 W. Jill Harrison等[lOl]假定土與筋材組成橫觀各向同性復合材料，土與筋材為線彈性，給出了復合材料相關(guān)彈性常數(shù)；Tien - Chien Chen等采用橫觀各向同性概念提出了一種考慮非線性的更一般的復合材料方法；Karl M. Romstad等忽略各向異性材料的應力耦合效應，推導出加筋復合體的應力一應變關(guān)系表達式，并用于有限元計算；Cryczmanski等把用于地基補強的單層織物與周圍一定厚度的砂土當成一種復合材料，推導出該薄層復合材料的彈性矩陣；Mahmoud等把均質(zhì)材料的塑性理論與經(jīng)典層壓板理論結(jié)合起來分析土與土工織物所組成的復合材料性質(zhì)，假定為一個位移整體，推導出可進行有限元計算的彈性矩陣；BrunoSudret等采用多相模型( Multiphase model)對加筋結(jié)構(gòu)進行了分析；周世良利用應變相容概念和自洽方法構(gòu)建了加筋土的復合材料模型；肖成志在復合材料模型中考慮了筋材的蠕變性質(zhì)。 自從復合材料方法應用于加筋土計算以來，國內(nèi)外許多學者提出基于不同觀點的材料模型，如彈性模型、彈性非線性模型、彈塑性模型以及考慮材料蠕變特性的流變模等。但存在以下閭題：①假定太多且部分假設與實際不符，限制了其實際應用；②復合材料各向異性的強度準則極其復雜，給程序計算判斷造成很大困難；③單元尺寸的選擇具有較大隨意性，沒有理論依據(jù)。 (2)筋一土分開模擬法 筋一土分開的方法符合人們的直觀感覺，各部分關(guān)系比較明確，是目前最為常用的方法。如Andrawes等將土工織物采用線性單元模擬對加筋土進行計算；在接觸面上，Yu Huang等在計算土工格柵與金屬網(wǎng)加筋堤時，采用兩節(jié)點連接單元模擬筋土之間的接觸面；欒茂田、王家鼎等在土工格柵加筋擋墻與黃土路堤的計算中采用Goodman接觸面單元；De-saj采用DSC模型和薄層單元模擬筋土接觸面；張興東等也采用Desai提出的方法對動荷載下的加筋土擋墻進行計算。 目前國內(nèi)外接觸面本構(gòu)模型與計算模型有R．F．Goodman等用于模擬節(jié)理巖體的無厚度接觸面單元、接觸面雙曲線關(guān)系模型、接觸面彈塑性模型、接觸面的剛塑性模型、非線性薄層單元、剪切錯動帶單元、有厚度剪切滑移薄層單元等，采用這些方法對一些縣體工程問題進行了研究，取得了一些有益的結(jié)論。但接觸面單元劃分的工作量過大，掩蓋了土單元模型對計算結(jié)果的影響，接觸面單元的計算效果和參數(shù)成為控制加筋土結(jié)構(gòu)計算準確程度的主要因素，這與實際不符。 (3)等效附加應力法 1998年介玉新、李廣信提出等效附加應力法，即把加筋土中筋材的作用等效成附加應力，并沿著筋材的方向作用在土骨架上，然后對加筋土體進行計算。計算中僅出現(xiàn)土體單元，筋材的作用被當作外力作用于土體單元上，使分析計算大大簡化。2007年兩人又提出了其改進方法，通過增加附加矩陣達到直接求解的目的。該方法已被國內(nèi)一些研究者作為加筋土計算的第三種方法，但其應用推廣還尚待時日。 考慮到土體力學性質(zhì)復雜多變，而加筋材料品種繁多、性能各異，筋土界面相互作用機理尚在研究之中等因素，筆者認為：單純靠分析手段來準確估計土與筋材受力是相當困難的，在設計中，應以巖土力學原理為基礎(chǔ)，利用原型觀測和試驗，參考工程實踐得到的經(jīng)驗或半經(jīng)驗方法，結(jié)合加筋工程的具體條件建立實用分析方法以解決實際工程問題。