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加筋土挡土结构动力特性研究

杨果林  
【摘要】: 现代土工加筋技术是近三十年来发展起来的一门新型土工技术。加筋土挡 土结构是其主要的应用形式之一,在国内外已得到了广泛的应用。但是在此之 前,研究和应用更注重于设计规范、规程的建立和健全,在理论计算方面也多 按传统的静力问题来考虑。然而,随着公路、铁路的提速及加筋土挡土结构的 应用领域的拓宽,对加筋土挡上结构进行动力方在的研究已成为一个不可回避 的重要课题。本文正是在对国内外土工合成材料的应用与研究现状进行综合分 析的基础上,针对上述课题开展研究的。归纳起来,具体的研究和所获得的一 些重要成果如下: 1、结合本人的设计专利—“钢筋混凝土网格式加筋挡墙”及工程实践,在 对加筋土的加筋机理、破坏模式、承载力和稳定性等方面进行深入分析的基础 上,提出了一个新概念,即经过加筋后的土体作为复合结构与原土体相比,不 仅提高了内聚力,而且也提高内摩擦角;并在此前提下首次导出拉力破坏和粘 着破坏两种情形下的承载力公式,然后进行了稳定性分析。 2、通过对土体非线性弹性本构模型和弹塑性本构模型的分析、对比和评价, 提出了分析加筋土挡土结构的用于数值计算的弹塑性本构模型,并建立了加筋 土动本构模型。 3、通过对目前常用于实际工程中的几种典型筋材的工程特性试验和理论分 析,获得了具有重要实际工程意义的成果: 进行了加—卸载多循环应力—应变关系试验,建立了筋材在约束条件下的 变形方程。 对几种典型筋材在不同法向荷载下进行了拉拔试验,并进行了筋材与土介 质的界面摩擦特性分析,直剪试验与拉拔试验不同机理分析,找出了影响摩擦 特性试验结果的主要因素;得出了筋材在工作荷载阶段的摩擦系数、临界法向 中南大学博士学位论文 荷载和临界摩阻强度。 对几种典型筋材进行较长时间加载蠕变试验,并运用流变原理对筋材的流 变特性进行理论分析,得出了可供实际工程应用的蠕变特性指标。 4、针对1999年实施的<<土工合成材测试规程>>中存在的问题,尤其是对规 程中试验数据处理中存在的不足进行了分析,深入地探讨了试验数据统计分析 与处理方法,为今后修改规程作参考。 5、通过对铁路加筋土挡墙在列车重复荷载作用下的室内模型试验和动力特 性分析,得出了加筋土挡培在动力荷载作用下的一些重要动态响应参数。 6、通过对加筋土动强度与动变形分析,根据Palmgfen-Miner疲劳损伤积 累理论,首次对加筋土挡土结构进行了疲劳损伤分析,得出了疲劳损伤的衡量 准则。 7、通过对常用的数值计算方法进行分析对比;运用加筋土弹塑性本构模型 和有限元计算方法,编制出了铁路加筋土挡上结构在动荷载作用下的通用数值 计算程序。该程序能同时考虑平面应力、平面应变和轴对称问题,并能运用不 同的屈服准则,使其更具有通用性和适用性,成功地解决了筋材与土介质界面 的接触问题,较好地解决了墙面板与筋带连接处出现两个接触面单元的特殊问 题。


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