详情

原文传递预应力加筋土路堤结构变形特性研究

论文题名：	预应力加筋土路堤结构变形特性研究
关键词：	道路路堤;预应力加筋土结构;变形特性
摘要：	传统的加筋土结构在变形初期发生的应变不足以调动加筋材料的拉伸应力，而且由于交通荷载的反复荷载和地震荷载的摇晃沉降，会出现筋材蠕变、滑移、脱落等现象，不能很好地释放筋材的变形应力，让筋材的加固效果受到很大的影响。因此，开发和改进了具有预应力维持功能的预应力加筋土结构。预应力加筋土结构是一种在传统包裹式加筋土结构的基础上，将预应力构件材料竖向穿入到加筋填土包裹体中组成的一种新的、独特的结构体。该结构可以减少土体的塑性变形，有利于减小施工后的沉降，同时预应力使得筋材提前受力变形，提前发挥筋材应力，增加土体周围的约束压力，限制土体侧向变形，增强土体抗变形能力，提高结构的刚度。预应力加筋土结构变形特性的研究对于完善预应力加筋土理论设计、准确预测预应力加筋土结构变形、指导工程实践、控制工程造价以及工程灾害防治都有着重要的意义。　　为探究预应力加筋土路堤结构变形特性，建立预应力加筋土结构的本构关系模型。本论文围绕加筋土结构和预应力加筋土结构变形特性开展一系列理论研究和室内模型试验研究。研究内容和主要结论如下：　　（1）基于Duncan-Chang双曲线模型和加筋土等效围压理论，通过素土三轴试验和筋材的拉伸试验所得到的相关参数，推导加筋土复合结构的筋-土复合模量，从理论上提出一种具有普适性的加筋土复合结构变形特性的增量迭代数值计算方法。　　（2）通过三轴压缩试验，探究加筋材料种类、加筋层数、围压等因素对加筋土加筋效果的影响，并根据三轴试验结果对推到的加筋土本构关系的可靠性进行验证。结果表明：在相同的加筋层数下，随着围压的增大，加筋土的承载力越大，承载力提升效率越低；在相同的围压下，随着加筋层数的增大，加筋土的承载力越大，承载力提升效率越高；不同条件下加筋土的应力-应变曲线计算值与试验值都具有较好的一致性，证明推到的该加筋土本构关系效果良好，能够准确计算结构变形。　　（3）因为预应力加筋土结构本身具有由预应力引起的筋材包裹围压，所以在竖向荷载试验中预应力加筋土结构受力特性和三轴试验中的加筋土试样受力特性具有相似性。因此，可以在已推导的加筋土复合模量的基础上，进一步改进得到预应力加筋土体复合结构的预应力-筋材-填土复合模量，从而提出一种在竖向荷载试验中基于邓肯-张模型的预应力加筋土结构变形特性的数值计算方法。　　（4）以工程实例为模拟对象，设计预应力加筋土路堤结构的缩尺模型试验，探究筋材加固效果和预应力大小对提高路堤承载力和控制差异沉降的能力，并根据模型试验结果对提出的预应力加筋土结构的本构关系进行验证。研究结果表面：预应力加筋土结构能够大幅度提高路基的承载能力，减小差异沉降；预应力越大，结构的承载力越大，控制差异沉降的能力越强；预应力加筋土路堤模型试验结果和数值计算结果具有较好的一致性，证明该预应力加筋土结构的本构关系效果良好，可以用于准确计算预应力加筋土结构的变形。
作者：	王涵
专业：	交通运输
导师：	王宗建
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023