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加筋挡土墙关键技术研究

作　者: 贺会团
导　师: 赵维炳
学　校: 南京水利科学研究院
专　业: 岩土工程
关键词: 加筋挡土墙加筋机理摩擦特性离心模型试验变形设计方法有限元方法
分类号: TU476.4
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

加筋挡土墙作为一种新型柔性结构，在各个工程领域已得到了广泛的应用，然而目前关于加筋土工作机理的认识还很不成熟，其设计和计算理论还相对落后于工程实践。现行加筋挡土墙设计方法多为基于极限平衡状态下的强度计算和稳定验算，没有考虑地基加筋挡土墙变形以及地基土参数的作用，这些都影响着加筋挡土墙的推广和应用。本文首先对加筋挡土墙结构的研究现状做了总结和回顾，然后针对加筋挡土墙的加筋机理、设计方法和计算理论进行了研究，主要内容有：(1)利用直剪试验、拉拔试验和三轴试验深入研究加筋土的加筋机理和筋土界面摩擦特性。通过交叉分析不同加筋材料与不同填料共同作用下的应力变形特征，分析筛选具有良好适配性的加筋、填料组合，为加筋挡土墙的设计服务。(2)通过离心模型试验模拟加筋挡土墙实际工作性状，研究加筋挡土墙的变形以及加筋长度、间距、刚度等各种因素变化对加筋挡土墙工作性状的影响。(3)通过有限元程序分析加筋挡土墙变形影响因素，并给出这些影响因素取值的合理范围推荐值。同时研究发现地基土参数对加筋挡土墙性状有着不可忽视的影响。结合前述章节研究内容，提出了基于变形并考虑地基影响的加筋挡土墙设计方法。并提出了一些控制变形的方法。(4)在等效附加应力的基础上，提出了土体内插加筋单元的计算方法。这种方法的基本原理是将土体与筋带独立划分单元，不考虑筋带单元的节点重叠，这些节点的位移变量为基本变量。在筋带节点位移的土体单元内部设置与筋带节点数目相同的土体附加节点，这些节点的位移由包含相应节点的土体单元的位移插值得到。在土体附加节点与筋带之间建立接触面的单元将力传到筋带，而筋带的一端是连接在混凝土面板挡墙上的，从而建立了土—筋带—面板挡墙联合作用的有限元模型。并结合有限元模型分析，对加筋挡土墙设计参数进行研究。(5)最后对全文所作工作进行总结，并指出本文工作的一些不足之处，以及今后需要进一步研究的方向。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-22
  1.1 概述  8-10
  1.2 加筋土的机理  10-11
  1.3 试验研究  11-15
  1.4 理论研究  15-19
  1.5 工程应用  19-20
  1.6 本文的思路和工作  20-22
第二章加筋土加筋机理试验研究  22-62
  2.1 加筋土结构的工作原理  22-24
  2.2 直剪试验  24-33
  2.3 拉拔试验  33-46
    2.3.1 模型及试验方法  33-35
    2.3.2 试验方法的影响  35-36
    2.3.3 不同填土介质中的筋带阻力  36-42
    2.3.4 塑料筋带抗拔力  42-45
    2.3.5 试验成果分析  45-46
  2.4 三轴试验  46-51
    2.4.1 试验材料与试验方法  46-48
    2.4.2 试验结果与分析  48-49
    2.4.3 加筋复合体的模型参数  49-50
    2.4.4 试验结果分析  50-51
  2.5 本章小结  51-62
第三章加筋挡土墙离心模型试验研究  62-70
  3.1 前言  62
  3.2 试验设计  62-64
  3.3 模型制备  64-65
  3.4 试验程序  65
  3.5 模型测量和布置  65-66
  3.6 模型试验  66
  3.7 试验结果与分析  66-69
  3.8 本章小结  69-70
第四章加筋挡土墙设计方法研究  70-91
  4.1 引言  70-71
  4.2 加筋挡土墙变形分析研究  71-78
    4.2.1 变形成因分析  71
    4.2.2 加筋挡土墙变形影响因素分析  71-76
    4.2.3 加筋挡土墙变形计算  76-78
  4.3 地基参数对加筋土挡墙的影响  78-85
    4.3.1 模型与参数  78-80
    4.3.2 影响因素分析与讨论  80-85
    4.3.3 总结  85
  4.4 考虑地基和变形影响的加筋挡土墙设计方法  85-90
    4.4.1 地基基础设计  86
    4.4.2 加筋拉力计算  86-87
    4.4.3 面板设计  87
    4.4.4 排水设计  87-88
    4.4.5 有限元计算范围取值设计  88
    4.4.6 填料的选择  88
    4.4.7 加筋间距设计  88-89
    4.4.8 加筋长度设计  89-90
    4.4.9 通过分台减少水平位移的影响  90
    4.4.10 采用增加整体刚度的方法减少变形  90
  4.5 本章小结  90-91
第五章加筋挡土墙计算理论研究  91-126
  5.1 概述  91
  5.2 加筋土挡墙结构受力分析的常规计算方法  91-98
  5.3 加筋土挡墙有限元分析方法  98-110
    5.3.1 常规有限单元法  99-100
    5.3.2 土体内插加筋单元计算方法  100
    5.3.3 计算中土体单元和接触面单元的选用  100-110
  5.4 有限元计算方法在深圳河工程中的应用  110-124
    5.4.1 工程概况  110-111
    5.4.2 计算方法  111-113
    5.4.3 研究内容  113
    5.4.4 计算材料参数  113-114
    5.4.5 结果分析  114-124
  5.5 本章小结  124-126
第六章总结和展望  126-130
  6.1 总结  126-128
  6.2 本文主要创新点  128-129
  6.3 展望  129-130
参考文献  130-136
致谢  136

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