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静动荷载作用下高速铁路土工格栅加筋土挡墙结构行为研究
| 论文题名： | 静动荷载作用下高速铁路土工格栅加筋土挡墙结构行为研究 |
| 关键词： | 高速铁路;加筋土挡墙;土工格栅;变形机理;静力荷载;动力荷载 |
| 摘要： | 高速铁路加筋土挡墙在其自重和轨道系统静力荷载以及列车行车动力荷载作用下内力和形态都会发生变化。为了了解和掌握高速铁路土工格栅加筋土挡墙在静动荷载作用下应力和变形的分布规律及其形成原因，本文以青荣城际铁路实体项目为依托，对高速铁路静动力荷载作用下加筋土挡墙的结构行为及其演化过程、影响加筋土挡墙的关键因素、加筋土挡墙的竖向沉降与水平位移的理论算法等方面进行了系统的研究。 基于有限元数值分析，分析了影响加筋土挡墙变形和安全系数分布规律的各种因素，在综合考虑加筋土挡墙强度、变形和内外部稳定性的情况下，提出了荷载条件、筋材竖向间距、筋材长度和筋土界面摩擦系数是影响结构变形与安全系数的主要控制因素。 采用数值解析方法推导出了考虑筋土相对位移的加筋土复合材料的水平及竖向复合弹性模量和剪切模量。针对加筋土挡墙墙面水平位移，首先基于考虑非相关联流动法则的滑移线场理论，提出了筋材伸长变形的计算方法;然后在加筋土挡墙墙体弯剪变形的计算中引入加筋土复合模量，从而将筋土相对位移的影响考虑在内，简化了水平位移的计算;最后基于悬臂梁挠度计算理论，推导出了墙顶局部荷载作用下墙面的水平位移计算方法。针对加筋土挡墙墙顶沉降的计算，首先采用引入加筋土复合模量的分层总和法计算挡墙的固结沉降;然后利用已经得到的水平位移计算公式对墙高进行积分，进而推导出无外荷载作用时墙体水平位移引起的沉降的计算方法;最后阐述了基于上述积分的方法或悬臂梁挠度计算理论对墙顶局部荷载作用下挡墙沉降计算的方法。 通过室内模型试验、数值模拟和现场试验相结合的方法，揭示了包裹式和模块式加筋土挡墙在静载和循环荷载作用下应力和变形的分布规律及演化过程。结果显示:静动态竖向和水平土压力沿筋长呈非线性分布，最大值位于筋材中部（无外荷载作用）或加载位置附近（有外荷载作用）土体中;附加应力扩散角位于50°～70°之间;实测潜在破裂面出现位置比“0.3H”法预测位置距墙面更远，却和与水平面呈45°+ψ/2（Ψ为填料剪胀角）夹角的平面比较接近;加筋土挡墙中动土压力的衰减比非加筋土挡墙更快等结论。 |
| 作者： | 王贺 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 杨广庆 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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