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土工格室加筋土处理桥头跳车技术及数值分析研究

作　者: 吴清平
导　师: 时伟
学　校: 青岛理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 土工格室 ABAQUS有限元桥头跳车台背填土加筋土
分类号: U416.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

桥头跳车现象是高速、一级等高等级公路常见的工程问题之一，也是世界交通工程难题。随着社会进步与发展，高速公路已成为现代化建设不可或缺的重要基础设施，如果桥台台背回填土不适当地处理，容易导致桥头跳车现象的发生。桥头跳车在各等级公路中潜在危害极大，不仅影响乘车的舒适性，而且降低了行车的安全性，并使得桥头路面加速破坏，增加路桥维护成本，带来严重的经济损失和社会不良影响。因此，如何有效地进行桥台台背回填土处治、有效控制桥头跳车、保证公路交通安全正常、高速运营已引起全球的关注。目前有机高分子土工合成材料在工程中广泛应用，土工格室是土工合成材料中具有较好力学性能的新型材料。本文针对如何防治桥头跳车技术开展研究，首先对土工格室加筋处理桥头跳车问题进行力学分析，研究利用土工格室材料的特点和性能，考虑土工格室的水平剪应力作用，计算水平剪应力作用下的地基内部应力场和位移场，在此基础上分析土工格室加筋台背填土减小差异沉降的力学机理。本文通过理论计算，分析了有无土工格室加筋的桥台路基沉降及变化规律，计算结果分析表明，路基沉降是引起不均匀沉降的重要原因，合理的加筋能减小路基与桥台之间台阶沉降。通过应用ABAQUS对桥台路基沉降的有限元数值计算分析表明：路基沉降量随着加筋层数的增加而减小，起到了减小差异沉降的作用；优化设计的加筋层间距能有效降低经济成本；锚固桥台深度对沉降有一定的影响；在保证结构安全的前提下，优化选用桥台材料可有效控制桥台和路基的协调变形；保证土工格室桥台的有效锚固才能更好的发挥加筋作用；土工格室加筋对沉降影响效果明显。本文通过结合土工格室加筋处理桥头跳车技术应用方法的研究，可有效降低桥台路基的沉降差异，满足规范要求，推迟了桥头跳车现象发生时间，减少交通工程维修成本，从而为这类工程建立了科学合理的定性或定量理论计算和数值分析方法，可有效提高其设计计算与分析水平。

全文目录

摘要  9-10
Abstract  10-12
第一章综述  12-22
  1.1 论文的研究背景  12-14
  1.2 国内外研究现状  14-17
    1.2.1 国外处理桥头跳车的研究现状  14-15
    1.2.2 国内处理桥头跳车的研究现状  15-17
  1.3 桥头跳车的危害及成因  17-21
    1.3.1 桥头跳车的危害  17-18
    1.3.2 桥头跳车的成因  18-21
  1.4 论文的研究内容及技术路线  21-22
第二章土工格室处理桥头跳车应用研究  22-36
  2.1 土工格室和土工合成材料的简介  22-27
    2.1.1 土工合成材料  22-25
    2.1.2 土工合成材料的技术指标  25
    2.1.3 土工格室  25-27
  2.2 土工合成材料加筋土  27-30
    2.2.1 加筋材料的发展史  27
    2.2.2 加筋土的设计方法  27-30
  2.3 土工格室在国内外的应用  30-32
  2.4 加筋土路基设计原理  32-34
    2.4.1 加筋土路基设计原理  32-33
    2.4.2 土工格室加固机理理论分析  33-34
  2.5 加筋土桥台地基处理机理  34-36
第三章土工格室加筋路基沉降计算  36-48
  3.1 公路路基沉降公式的推导及变换  36-39
  3.2 路基沉降的计算  39-48
    3.2.1 土工格室加筋路基沉降计算  39-43
    3.2.2 土工格室加筋路基沉降对比分析  43
    3.2.3 无加筋路基沉降计算  43-46
    3.2.4 土工格室加筋路基加筋作用对沉降的影响  46-48
第四章 ABAQUS 有限元模型的建立  48-56
  4.1 ABAQUS 的发展  48-52
    4.1.1 ABAQUS 的简介  49-50
    4.1.2 ABAQUS 模拟基本原理  50-51
    4.1.3 ABAQUS 模拟本构模型  51-52
    4.1.4 ABAQUS 模拟失稳标准  52
  4.2 ABAQUS 模型的建立  52-56
    4.2.1 模型参数的确定  53
    4.2.2 建立模型  53-56
第五章 ABAQUS 有限元数值计算分析  56-74
  5.1 不同荷载下，同一加筋层数对沉降变化的影响  56-61
    5.1.1 不同荷载下,一层土工格室对沉降变化的影响  56-57
    5.1.2 不同荷载下,二层土工格室对沉降变化的影响  57-59
    5.1.3 不同荷载下,三层土工格室对沉降变化的影响  59-60
    5.1.4 不同荷载下,四层土工格室对沉降变化的影响  60-61
  5.2 相同荷载下，不同加筋层数对沉降变化的影响  61-67
    5.2.1 10kpa 荷载作用下，不同加筋层数对沉降变化的影响  61-63
    5.2.2 20kpa 荷载作用下，不同加筋层数对沉降变化的影响  63-64
    5.2.3 30kpa 荷载作用下，不同加筋层数对沉降变化的影响  64-65
    5.2.4 40kpa 荷载作用下，不同加筋层数对沉降变化的影响  65-66
    5.2.5 50kpa 荷载作用下，不同加筋层数对沉降变化的影响  66-67
  5.3 相同荷载下，加筋层之间距离对沉降变化的影响  67-68
  5.4 嵌入桥台深度对路基沉降变化的影响  68-69
  5.5 桥台材料变换对沉降变形的影响  69-71
  5.6 计算结果与模拟沉降对比  71-74
    5.6.1 对比分析  71-72
    5.6.2 桥台路基协调变形的处理  72-74
第六章结论与展望  74-76
  6.1 结论  74
  6.2 展望  74-76
参考文献  76-80
攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果  80-82
致谢  82

土工格室加筋土处理桥头跳车技术及数值分析研究

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