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土工格栅加筋挡土墙数值模拟及特性研究

刘军  
【摘要】:土工格栅加筋挡土墙结构,由于具有良好的经济效益、施工简便、地基的适应性强、地基处理简单、抗振动性好、造型美观且无环境污染等特点,被广泛应用于公路、铁路、建筑、水利等领域的工程实践中。然而,其工作性能涉及到强度、变形和稳定性三个方面的问题,在实际工程中尚未得到合理的解决。 本文在前人研究的理论和实践基础上,通过建立非线性的数值计算模型并运用FLAC~(3D)有限差分程序进行数值分析,得出了一系列有益的结论,对于完善土工格栅加筋挡土墙的理论体系,指导实际工程的设计与施工具有一定的借鉴作用。 本文所做的主要工作如下: (1) 回顾了支挡结构、加筋土技术以及加筋挡土墙的发展特点及应用情况,归纳总结了加筋挡土墙当前的理论研究现状和未来发展趋势; (2) 总结了土工格栅的工程特性及应用状况,深入探讨了土工格栅与土相互作用形式及其作用机理,以及影响筋土界面特性的因素及其特点: (3) 简要介绍了FLAC~(3D)(三维快速拉格朗日分析)有限差分程序的基本原理和特点,对于填土和填土一格栅接触面分别采用摩尔—库仑(Mohr—Coulomb)弹塑性模型和无厚度接触面单元模式,建立了能够模拟逐层填筑和分级加载过程的工程实用非线性筋土分离式弹塑性数值计算模型,并以一座土工格栅加筋试验墙和一座建造在成层地基单面板土工格栅加筋挡土墙实际工程为数值分析的研究对象,运用FLAC~(3D)程序进行了数值计算,将计算结果与实测结果进行对比分析,验证了计算模型分析的合理性与有效性,据此为后面基于上述模型的加筋挡土墙的特性研究提供了实例验证: (4) 根据上述模型,分析计算地基不同强度条件下土工格栅加筋挡土墙应力应变以及变形的特点,详细研究地基强度和刚度对加筋挡土墙工作性能的影响情况; (5) 结合加筋挡土墙的工作机理,以不同墙高条件下加筋挡土墙为研究对象,对筋材刚度、土体抗剪强度和刚度、筋土界面强度等计算参数,进行强度参数的分析,通过对比分析探讨了各计算参数对土工格栅加筋挡土墙工作性能的影响程度,从而得到对工程实际有参考价值的规律性结论。


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