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多层土工合成材料加筋路基沉降的数值分析-结构工程专业论文
万方数据
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湘潭大学
学位论文原创性声明
本 人 郑 重 声 明 : 所 呈 交 的 论 文 是 本 人 在 导 师 的 指 导 下 独 立 进 行 研 究 所 取得的研究成果。 除了文中特别加以 标注引用的内容外 ,本论文不包含任 何其他个人或集体 已经发表或撰写的 成果作品。对本文 的研究做出重要贡 献的个人和集体, 均已在文中以明确 方式标明。本人完 全意识到本声明的 法律后果由本人承担。
作者签名: 日期: 年 月 日
学位论文版权使用授权书
本 学 位 论 文 作 者 完 全 了 解 学 校 有 关 保 留 、 使 用 学 位 论 文 的 规 定 , 同 意 学校保留并向国家 有关部门或机构送 交论文 的 复 印 件 和 电 子 版 , 允 许 论 文 被查阅和借阅。本 人授权湘潭大学可 以将本学位论文的 全部或部分内容编 入有关数据库进行 检索,可以采用影 印、缩印或扫描等 复制手段保存和汇 编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名: 日期: 年 月 日
导师签名: 日期: 年 月 日
摘 要
土工合成材料作为一种新型的岩土工程材料,已广泛应用于各个工程领域。 目前对于土工合成材料加筋路基的理论研究与工程实践比相对滞后,如对加筋路 基的沉降变形分析中,荷载在路基和地基中的传递扩散作用常常被忽略,且较少 考虑筋材抗弯刚度及筋土界面软化-位移方面性质,导致理论计算结果与工程实际 相差较大,限制了土工合成加筋材料的应用。
本文主要研究内容和结论如下:
(1)利用 Ansys 软件,建立了多层加筋路基平面应变模型 ,研究了路基的沉 降变形。
(2)采用 Yin 的基本假设和变形协调关系,并将软土地基简化为 winkler 弹 簧,建立了一维加筋路基沉降变形微分方程。利用 Mathematica 符号解法,对方 程进行了求解。
(3)通过算例,将 Mathematica 符号解法计算结果与退化至单层加筋的有限 元解进行对比,验证了符号解与有限元解的一致性。在有限元模拟中,研究了路 基沉降变形特性,并进行了参数分析,结果表明,当路基填料弹性模量小于 40MPa, 筋材弹性模量小于 20MPa 时,两者对路基沉降的影响相对显著;而大于上述值时, 影响会变得越来越有限。在实际工程运用中,可根据需要,应控制路基弹性模量 和筋材模量在上述合理范围内,以实现最优的经济效果。在软土地基上,铺设土 工合成加筋材料,加筋效果更为明显。
(4)以模型实验数据为基础,利用 Ansys 软件,分别建立了桩承式加筋路基 的平面应变模型和轴对称三维模型。平面模型中,桩体和桩间土采用不同弹性常 数的弹簧单元模拟,大大减少了计算单元的数量;轴对称模型选取了中心桩及相 邻桩间土四分之一部分建模。计算结果与实验数据的对比表明,两者之间具有良 好的一致性。
(5)基于两种桩承式加筋路基模型,考察了路基顶面和桩顶平面位置沉降变 形特性,并分析了各参数对路基沉降的影响,为桩承式加筋路基的优化设计提供 了参 考。 参 数分 析 表 明, 加筋 层 数对 路 基 沉降 变形 影 响不 足 1%,不 建议 采 用增 加层数的方法来控 制 路基沉降;桩反力 系 数在 100kN/m3 左右时可以取得最好的 加筋效果;筋材的高度对路基沉降变形也有较大的影响。
关键词:土工加筋路基;沉降;多层加筋;桩承式路基
I
Abstract
Geosynthetic is a new type of geotechnical engineering material. Now it is widely used in the field of engineering projects.But the theoretic research of georeinforced pavement lags behind the practics . Stress spreading effect in subgrade is considered litter.The geosyntheties bending stiffness and soil-geosynthetic interaction of displacement-softening are considered litter in the analysis of geosynthetic deformation.So the different between theoretical results and engineering practice is large,and georeinforced pavement application is limited.
The main studies are
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