加筋挡墙格栅蠕变对砂卵石填料力学特性影响研究

摘要

目前，加筋挡墙已经大量应用在各类土建工程中。不过，加筋挡墙在长期荷载作用下，筋材蠕变会对加筋填料的力学特性造成影响，进而使得挡墙加筋功能大大减弱甚至使其丧失稳定。针对这一问题，本文依托国家自然基金项目—格栅蠕变时砂卵石填料长期工作机理研究(NSFC，51209242)，结合已有研究内容，对加筋挡墙在长期荷载作用下，格栅蠕变对砂卵石填料力学特性的影响展开研究，主要研究内容和结论如下:
　　1.结合室内加筋挡墙物理试验模型，对在格栅蠕变情况下对砂卵石填料的内摩擦角和抗剪强度的影响情况进行研究;分析了在不同位置处填料竖向土压力的变化情况;探讨了填料的水平位移情况等。
　　2.采用有限元软件ABAQUS建立考虑格栅蠕变的三维加筋挡墙数值模型。进行了在格栅蠕变条件下砂卵石填料的应力变化情况的研究。并结合填料力学变化这一内容对靠近挡板处砂卵石填料水平位移情况以及加筋区和非加筋区的挡墙砂卵石填料竖向位移情况进行探讨分析，最后对挡墙顶部填料位移云图进行了分析讨论。进而从不同角度探讨了格栅蠕变对挡墙砂卵石填料力学特性的影响。
　　3.针对格栅蠕变情况下的物模和数模对应的填料竖向土压力和格栅应变情况进行了比较分析。也分析探讨了该情况下对格栅上下一定范围内填料自身的弹性模量的影响。其中着重对由于格栅蠕变引起的靠近挡板处砂卵石填料水平位移表现出“鼓肚”变形现象的原因进行了分析说明。最后初步提出在格栅应力较大的位置对其进行加厚加硬处理，或在挡墙1/3墙高处添加锚杆等措施来改善由于格栅蠕变对砂卵石填料力学特性的变化而引发的加筋挡墙墙面变形过大甚至破坏等工程实际问题，为相关加筋挡墙的设计提供参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 加筋土挡墙研究现状

1．2．2 格栅材料加筋作用研究现状

1．2．3 格栅蠕变试验的国内外研究现状

1．3 主要研究内容

第二章 有限元分析基本理论

2．1 概述

2．2 有限元法基本原理

2．3 有限元模型的建立

2．3．1 单元位移模式及插值函数

2．3．2 应变矩阵和应力矩阵

2．3．3 利用最小位能原理建立有限元方程

2．4 加筋土结构的有限单元分析

2．4．1 加筋土结构的有限元分析介绍

2．4．2 加筋材料蠕对加筋结构变化的有限元分析

第三章 加筋挡墙室内物理模型试验

3．1 引言

3．2 试验概况

3．3 试验第一阶段-室内筋带拉拔试验

3．3．1 试验目的

3．3．2 室内筋带拉拔试验准备过程

3．3．3 室内筋带拉拔试验步骤

3．3．4 室内筋带拉拔试验结果分析

3．3．5 加筋挡墙的破坏试验

3．4 试验第二阶段-格栅蠕变条件下加筋挡墙物理模型试验

3．4．1 试验目的

3．4．2 原状砂卵石取样

3．4．3 室内格栅挡墙试验准备

3．4．4 室内格栅挡墙试验实施

3．4．5 格栅挡墙试验结果分析

3．4．6 格栅蠕变条件下加筋挡墙填料竖向土压力的影响

3．4．7 格栅蠕变条件下不同均布荷载下砂卵石填料水平位移

3．5 本章小结

第四章 考虑格栅蠕变下的加筋墙数值模拟

4．1 引言

4．2 Abaqus软件介绍

4．2．1 Abaqus相关理论

4．2．2 Abaqus中的接触数值模拟

4．2．3 Abaqus中建立有限元模型的原理

4．3 建立格栅挡墙的有限元模型

4．3．1 有限元模型中对格栅蠕变的模拟

4．3．2 建立有限元模型时的一些假定

4．3．3 有限元模型的建立

4．3．4 建立有限元模型中的一些参数的选取

4．3．5 模型中针对格栅蠕变效应的说明

4．4 有限元模型结果分析

4．4．1 不同竖向均布荷载长期作用下加筋挡墙填料力学特性分析

4．4．2 一定荷载长期作用下挡墙砂卵石填料的力学特性分析

4．5 本章小结

第五章 格栅挡墙长期工作性能分析

5．1 引言

5．2 加筋挡墙物理模型试验和数值模型的对比分析

5．2．1 加筋挡墙格栅应变的物理模型和数值模型结果对比

5．2．2 挡墙底部砂卵石填料竖向土压力的物模和数模结果对比分析

5．3 格栅蠕变引起的筋土相互作用影响分析

5．3．1 筋土相互作用理论

5．3．2 格栅蠕变对筋土相互作用过程中的一些影响

5．3．3 挡墙填料对格栅蠕变的抑制作用

5．3．4 土工格栅蠕变对挡墙砂卵石填料整体刚度的影响

5．4 由加筋挡墙填料水平向位移引起的挡墙面板变形探究

5．5 针对格栅蠕变对填料力学特性影响产生的实际问题的措施

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 建议与展望

6．3 结束语

参考文献

致谢

在校期间发表的论著及取得的科研成果