原文传递
多层土工合成材料加筋路基沉降的数值分析
| 论文题名： | 多层土工合成材料加筋路基沉降的数值分析 |
| 关键词： | 公路工程;加筋路基;多层土工合成材料;沉降变形;数值分析 |
| 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。 |
| 作者： | 周竞舟 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 马石城 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湘潭大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
