土工格栅加筋挡土墙应力与变形有限元数值分析及工作机理探讨

摘要

土工格栅加筋挡土墙的工作性能研究是岩土工程实践中一个十分重要而具有现实意义的课题，而且在实际工程中很多问题尚未得到合理地解决。 本文首先对以往研究工作进行了总结和分析，然后基于Mohr-Coulomb屈服准则和Drucker-Prager塑性势函数及Duncan-Chang双曲线模型E-B模式建立了非线性弹性－理想塑性土体单元模型，并采用Goodman单元来模拟格栅和土的相互作用，编写了土工格栅加筋挡土墙有限元计算程序，分析并验证了该有限元计算程序的合理性与可靠性，并进一步运用该程序计算大量的算例，得到了一些有益的结论。而后讨论了不同理论下筋带拉力的计算方法，通过与数值计算结果进行对比分析，推荐了筋带拉力的计算公式；并通过推导得出加筋间距的极值公式，与工程经验相结合，优化了加筋间距的确定方式；为评估最大侧向变形，给出了侧向变形最大值的简要计算方法，有一定的工程实用意义。本文具体完成的工作如下： 1.建立了在平面应变条件下，土体为非线性弹性－理想塑性单元、接触面为Goodman单元、格栅为线性杆单元以及面板为线弹性梁单元的有限元数值计算模式； 2.以加拿大皇家军事学院(RMC)足尺试验墙为研究对象，验证了计算模型可以合理而有效地分析土工格栅加筋土挡墙的工作性能； 3.以强度折减法原理为基础，讨论了塑性区的分布形式； 4.以RMC试验墙为基础，通过变动了填土、加筋和面板等有关参数，进行了参数敏感性的分析，得到了一些有参考价值的规律性结论； 5.通过工程实例验算，表明了程序具有工程实用价值； 6.通过不同墙高的算例分析，表明了面板侧向变形和最大筋带拉力沿墙高的分布； 7.讨论了不同理论下筋带拉力的计算方法，并通过与数值计算结果进行对比分析，推荐了筋带拉力的计算公式； 8.通过推导得到了加筋间距的极值公式，并与工程经验相结合，对加筋间距确定方式进行了优化； 9.为评估最大侧向变形，给出了墙面最大侧向变形的简便计算方法，并通过对算例的计算分析，表明它具有一定的参考价值。 总之，本文从有限元数值分析方法出发，深入分析了土工格栅加筋挡土墙的工作机理，所得出的结果与结论为土工格栅加筋挡土墙的设计与应用提供了参考依据。

目录

文摘

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1绪论

2有限元数值分析方法

3算例验证与分析

4加筋的优化设计

5结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢