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原文传递土工格栅加筋土挡墙水平变形研究

论文题名：	土工格栅加筋土挡墙水平变形研究
关键词：	加筋土挡墙;土工格栅;水平变形;拉伸速率
摘要：	本文采用理论计算、有限元分析、室内试验和现场试验相结合的技术手段，对土工格栅加筋土挡墙的水平变形进行了系统、深入的研究，为其更广泛的应用提供了较为科学的技术依据。首先，以有限元数值计算为研究手段，较为全面地分析了10种参数变化对墙面水平变形的影响规律，提出了土工格栅加筋土挡墙设计应考虑的主要控制因素。其次，进行了不同型号土工格栅在各种拉伸速率条件下的拉伸试验以及土工格栅在砂砾料和粘性土中的拉拔摩擦试验和直剪摩擦试验，为更加全面、深入地了解和掌握土工格栅在土体介质中的工程特性提供了技术支持和试验基础。，基于分析加筋土挡墙墙面水平变形的主要形状和来源，研究并提出了土工格栅加筋土挡墙墙面水平变形的计算方法。最后，通过对两种不同面板型式，单级墙高12.2m的新建铁路土工格栅加筋土高挡墙的现场试验和有限元分析，较为全面地研究了其在不同阶段的工作性能。主要研究成果如下：(1)考虑了包括地基土模量、土工格栅刚度、土工格栅竖向间距、土工格栅长度、墙背墙体填料、墙高、面板型式、断面型式、条形荷载、挡墙面板基础埋深等10种影响因素，基于有限元方法，分析了各因素对土工格栅加筋土挡墙水平变形的影响。提出了在设计土工格栅加筋土挡墙时应综合考虑各种因素的影响，尤其要把拉筋刚度、拉筋长度，墙面板型式和墙顶外荷载作为主要的控制因素。 (2)拉伸速率对土工格栅的峰值应变、拉伸强度和拉伸模量有重要影响。在确定加筋土结构中土工格栅的拉伸模量时，必须选择与之相应的应变速率所对应的合适的拉伸模量。土工格栅与砂砾料接触面具有较高的抗剪强度，而与粘性土接触面的抗剪强度较低。直剪摩擦试验不适合用于确定土工格栅与粘性土接触面的抗剪强度。在加筋土高挡墙下部拉拔力较大的层位，应优先选用刚度较大的土工格栅和优质的粗粒土填料。 (3)采用解析方法，在不考虑墙项外荷载作用下，首次推导出了包括考虑土工格栅粘弹性特征的拉筋伸长变形、筋/土的相对位移、加筋土体在墙后非加筋土体侧向土压力作用下的水平变形和土工格栅的蠕变变形引起的墙面水平变形在内的简单、可行的土工格栅加筋土挡墙水平变形计算新方法。 (4)返包式和整体现浇混凝土墙面板土工格栅加筋土挡墙墙体基底垂直土压力小于按照自重应力计算的理论计算值，实测数值沿土工格栅拉筋长度方向上呈中间大、两头小的非线性分布。施工期间不同层位处的墙面侧向土压力和拉筋拉力随填土高度的增加而增大，增长速率随填土高度的增加而减小。两断面实测墙面侧向土压力沿墙高呈非线性分布且其数值均小于主动土压力。不同墙高处的拉筋拉力沿拉筋长度方向呈单峰值或双峰值曲线分布。两断面实测拉筋拉力很小，其蠕变变形可忽略不计。上半墙潜在破裂面形状与“0.3H法”接近，下半墙潜在破裂面形状与朗肯主动土压力理论接近。施工期墙面最大水平变形发生在墙下部，竣工后墙面最大水平变形发生在墙顶部位。
作者：	杨广庆
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	邹振祝
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文