Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Một Quy Trình Số Để Đánh Giá Áp Lực Tiếp Xúc Trên Các Cấu Trúc Bị Chôn Được Bọc Bởi Vật Liệu Geofoam EPS
Tóm tắt
Geofoam EPS (Polystyrene mở rộng) là một vật liệu nhẹ được sử dụng trong nhiều ứng dụng kỹ thuật địa kỹ thuật khác nhau, bao gồm xây dựng đê và đường dẫn cầu, nhằm giảm tải trọng đất lên các soil và cấu trúc bên cạnh hoặc bên dưới. EPS cũng được sử dụng như một vật liệu nén phía trên các cống chôn sâu để khuyến khích tác dụng vòng cung tích cực và giảm tải trọng truyền tới các bức tường của cấu trúc. Một bước quan trọng trong việc hiểu rõ tương tác đất-vật liệu geofoam-cấu trúc và mô hình chính xác cơ chế truyền tải là lựa chọn một mô hình vật liệu thích hợp cho geofoam EPS có khả năng mô phỏng phản ứng của vật liệu đối với tải trọng nén cho các phạm vi biến dạng khác nhau. Trong nghiên cứu này, một mô hình vật liệu có khả năng nắm bắt phản ứng của geofoam EPS được thiết lập và xác thực dựa trên kết quả thử nghiệm chỉ số cho ba loại vật liệu geofoam khác nhau. Để kiểm tra hiệu suất của mô hình trong việc phân tích các vấn đề tương tác phức tạp, một thí nghiệm trong phòng thí nghiệm liên quan đến một cấu trúc cứng được chôn trong vật liệu hạt với sự bổ sung của geofoam EPS được mô phỏng. Áp lực tiếp xúc tác động lên các bức tường của cấu trúc được tính toán và so sánh với dữ liệu đo được cho ba loại vật liệu geofoam khác nhau. Mô hình số phát triển sau đó được sử dụng để nghiên cứu vai trò của mật độ geofoam đối với tải trọng đất tác động lên cấu trúc chôn sâu. Việc giảm áp lực đáng kể được đạt được khi sử dụng EPS15 với tỷ lệ áp lực là 0.28 so với áp lực lý thuyết của lớp đất phía trên tại bức tường trên cùng. Phương pháp mô hình FE được đề xuất cho thấy hiệu quả trong việc nắm bắt hành vi của vật liệu geofoam EPS dưới các điều kiện tương tác phức tạp giữa đất và cấu trúc.
Từ khóa
#geofoam EPS #vật liệu nhẹ #tương tác đất-vật liệu #áp lực tiếp xúc #mô hình số #tải trọng đất #cấu trúc chôn sâuTài liệu tham khảo
Canadian Standards Association (CSA) (2006) Canadian highway bridge design code, Canadian Standards Association (CSA), Mississauga
AASHTO (2012) LRFD bridge design specifications, 6th edn. American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, D.C.
McAffee RP, Valsangkar AJ (2008) Field performance, centrifuge testing, and numerical modelling of an induced trench installation. Can Geotech J 45:85–101
Sladen JA, Oswell JM (1988) The induced trench method—a critical review and case history. Can Geotech J 25:541–549
Vaslestad J, Johansen TH, Holm W (1993) Load reduction on rigid culverts beneath high fills: long-term behavior. Transp Res Rec 1415:58–68
Liedberg NSD (1997) Load reduction on a rigid pipe: pilot study of a soft cushion installation. Transp Res Record
Sun L, Hopkins T, Beckham T (2011) Long-term monitoring of culvert load reduction using an imperfect ditch backfilled with Geofoam. Transp Res Record 2212:56–64
Oshati OS, Valsangkar AJ, Schriver AB (2012) Earth pressures exerted on an induced trench cast-in-place double-cell rectangular box culvert. Can Geotech J 49:1267–1284
Kim K, Yoo CH (2002) Design Loading for deeply buried box culverts. Highway Research Center, Auburn University, Report No. IR-02-03., Alabama, USA, p 215
Kang J, Parker F, Kang YJ, Yoo CH (2008) Effects of frictional forces acting on sidewalls of buried box culverts. Int J Numer Anal Methods Geomech 32:289–306
Sun L, Hopkins TC, Beckham TL (2009) Reduction of stresses on buried rigid highway structures using the imperfect ditch method and expanded polysterene (geofoam) Kentucky Transportaion Center, University of Kentucky, Report No. KTC-07-14-SPR-228-01-1F, Kentucky, USA, p 49
McGuigan BL, Valsangkar AJ (2010) Centrifuge testing and numerical analysis of box culverts installed in induced trenches. Can Geotech J 47:147–163
McGuigan BL, Valsangkar AJ (2011) Earth pressures on twin positive projecting and induced trench box culverts under high embankments. Can Geotech J 48:173–185
Horvath JS (2001) Concepts for cellular geosynthetics standards with example for EPS-block geofoam as lightweight fill for roads. Manhattan College Research Report No. CGT-2001–4, USA
Takahara T, Miura K (1998) Mechanical characteristics of EPS block fill and its simulation by DEM and FEM. Soils Found 38(1):97–110
Hazarika H (2006) Stress–Strain modeling of EPS Geofoam for large-strain applications. Geotext Geomembr 24(2):79–90
Chun BS, Lim HS, Sagong M, Kim K (2004) Development of a hyperbolic constitutive model for expanded polystyrene (EPS) geofoam under triaxial compression test. Geotext Geomembr 22(4):223–237
Leo CJ, Kumruzzaman M, Wong H, Yin JH (2008) Behavior of EPS geofoam in true triaxial compression tests. Geotext Geomembr 26(2):175–180
Ekanayake SD, Liyanapathirana DS, Leo CJ (2015) Numerical simulation of EPS geofoam behaviour in triaxial tests. Eng Comput 32(5):1372–1390
ASTM D16210-10—Standard Test Method for Compressive Properties of Rigid Celleular Plastics
ABAQUS (2013) ABAQUS User’s Manuals, Version 6.13, Dassault Systems Simulia Corp., Providence, RI, USA
Negussey D (2007) Design parameters for EPS geofoam. Soils Found 47(1):161–170
Ahmed M, Tran V, Meguid MA (2015) On the role of geogrid reinforcement in reducing earth pressures on buried pipes. Soils Found 5(33):588–599
Ahmed MR, Meguid MA, Whalen J (2013) Laboratory Measurement of the Load Reduction on Buried Structures overlain by EPS Geofoam, The 66th Canadian Geotechnical Conference, Montreal, Canada, Paper No. 217 p 8
Hussein MG, Meguid MA (2015) Numerical modeling of soil-structure interaction with applications to geosynthetics. International Conference on Structural and Geotechnical Engineering, Ain Shams University, December, Cairo, Egypt, p 12
Hussein MG, Meguid MA, Whalen J (2015) On the numerical modeling of buried structures with compressible inclusion, GeoQuebec, September, Quebec City, p 8
Ahmed MR (2016) Experimental investigations into the role of geosynthetic inclusions on the earth pressure acting on buried structures. PhD. Thesis, Civil Engineering and Applied Mechanics. McGill University, Canada
Bolton MD (1986) The strength and dilatancy of sands. Géotech 36(1):65–78