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原文传递土工格栅加筋土路堤力学行为与设计方法研究

论文题名：	土工格栅加筋土路堤力学行为与设计方法研究
关键词：	土工格栅;加筋土路堤;力学行为;设计计算理论;不协调变形;土体;行车荷载;强度折减系数;路堤设计;筋土界面参数;工程;室内试验;稳定控制;失效模式;设计方法;取值范围;路堤加筋;静力荷载;极限分析;荷载作用
摘要：	在公路工程领域，路堤加筋是一项重要的技术革新，加筋土路堤不仅具有良好的抗变形能力，稳定性好，而且可以因地制宜，就地取材，对环境扰动小，因而，路堤加筋技术的应用，对于提高公路工程质量，节约工程用地，保护生态环境意义重大。目前主要存在力学行为认识不够、设计方法不尽合理以及设计规范滞后等问题。本文依托交通部西部交通建设科技项目“加筋土路基力学行为与设计方法的研究”(编号：200431882206)，通过现场调查、理论分析、室内试验、数值模拟和现场测试，对加筋土路堤的主要工程问题、静力荷载和行车荷载作用下的力学行为，以及设计计算理论、方法和参数进行了深入系统的研究。通过对云南、重庆等六省(市)11条公路既有加筋土路基工程和国内外相关文献的调研，明确了加筋土路堤的常见病害主要是路堤损坏和路面损坏等两大类；揭示了病害的成因机理，包括稳定性不足和(或)变形过大。采用连续介质快速拉格朗日差分法软件FLAC，分析了静力荷载与行车荷载作用下加筋土路堤的力学行为。表明，高强度筋材不仅可以提高加筋土体的粘聚力，而且能增大加筋土体的内摩擦角；加筋后路堤抗弯刚度得到提高，有效扩散了路堤的竖向正应力，同时由于土体与土工格栅之间的咬合摩擦作用，使路堤土体的抗剪能力得到明显提高；行车荷载作用所引起的加筋土路堤累积塑性变形相对于土体固结变形而言可以忽略不计。针对加筋土路堤的失效模式，提出了相应的设计状态，并进一步建立了基于稳定控制和基于变形控制的加筋土路堤设计计算理论、方法和标准。根据塑性极限上限定理，考虑土体内部的应力一应变关系和库仑材料相关联流动法则，推导了加筋土路堤稳定极限分析条分法；根据大量工程实测资料的统计分析，并按照抗力最小二乘原理，优化出了加筋土路堤在4种失效模式下的设计分项系数；采用筋土分离模型、流固耦合技术，建立了能考虑土体非线性特性、固结以及施工过程的加筋土路堤工后沉降和不协调变形的数值计算方法，以及不协调变形的容许变坡率控制标准。以室内试验结果为基础，参照国外相关标准及文献资料，重点推荐了加筋土路堤设计中无试验资料时的土工格栅蠕变折减系数和施工损伤强度折减系数的取值范围，以及筋土界面参数取值范围。在重庆、广东两地2个试验路进行了现场试验，并对实施效果进行了系统的跟踪观测。结果表明，本文所提出的基于稳定控制和基于变形控制的加筋土路堤设计计算理论和方法是科学和可靠的。关键词：加筋土路堤，力学行为，极限分析条分法，设计分项系数，工后沉降，不协调变形，强度折减系数，筋土界面参数
作者：	阙云
专业：	道路与铁道工程
导师：	凌建明
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学交通运输工程学院
学位年度：	2007
正文语种：	中文