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基于拉拔试验的单、双层土工格栅加固道砟的研究
| 论文题名： | 基于拉拔试验的单、双层土工格栅加固道砟的研究 |
| 关键词： | 道砟加固;土工格栅;拉拔试验;应力分析 |
| 摘要： | 工程中运用土工格栅加固道床，以通过增强水平约束来减少道砟层竖向累积沉降和侧向位移。为深入研究土工格栅对道砟的加固机制，采用自制多层格栅拉拔设备，在静荷载下进行了大、小孔径土工格栅的单、双层铺设拉拔试验，分析了格栅孔径、铺设深度及层数对拉拔阻力的影响。通过单层铺设得到不同深度的拉拔阻力标准值，提出了双层加固效应系数?，量化了双层铺设加固能力并探讨了最佳铺设方式。通过离散元方法模拟了65mm孔径格栅双层铺设于200～300mm的工况，从细观角度分析拉拔过程中双层格栅加筋道砟内部应力链的和法向接触力矢量的分布情况。研究结果表明： （1）格栅铺设深度和孔径对试验结果均有明显影响。单层格栅铺设于不同深度时，65mm孔径格栅拉拔阻力峰值与32mm孔径格栅相比约增长33%～44%；相较于轨枕下100和200mm，铺设深度为轨枕下300mm处加固效果最好。限制在拉拔过程中格栅的侧向位移会显著提高拉拔阻力。格栅横肋的变形主要呈现向反拉拔方向的挠曲变形和扭转变形；纵肋的变形主要表现为竖向的挤压变形。 （2）双层铺设总拉拔阻力较单层铺设对应的拉拔阻力标准值之和均有不同程度的提高，表明双层格栅之间存在联合加固效应；当65mm孔径格栅双层铺设于200-300mm处加固效率最佳，其双层加固效应系数为1.24，该工况的上、下层格栅的拉拔力较单层拉拔标准值分别提高52%和14%。通过对比双层铺设双层拉拔和单层静置单层拉拔的工况，验证了大孔径65mm双层格栅同时拉动时，相邻格栅之间存在相互影响的联动效应，当铺设于200-300mm处时，联动效应产生的拉拔阻力增幅最大，但是32mm孔径格栅对应的联动效应不明显。 （3）通过离散元方法进行了双层65mm孔径格栅铺设于200-300mm深度的等尺寸拉拔试验模拟，结果表明：上、下层格栅的拉拔力随着拉拔位移增加，且下层格栅拉拔力比上层格栅拉拔力高53.6%，与试验结果接近。随着拉拔位移的增加，由于格栅与嵌固道砟的咬合，每个横肋处形成弧形应力拱，且相邻格栅之间存在叠加加固区，验证双层格栅存在联锁加固效应；道砟颗粒位移矢量和静荷载板反映了拉拔过程中道砟层发生剪胀。 |
| 作者： | 段永达 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 陈成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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