本文關(guān)鍵詞：樁承式加筋體二維及三維變形與受力特性的比較研究

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【摘要】：樁承式加筋路堤具有工后沉降小、穩(wěn)定性高和施工時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn),在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用,部分國(guó)家也有相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范。加筋體的載荷-變形是一個(gè)復(fù)雜的三維力學(xué)問(wèn)題,但在目前的工程設(shè)計(jì)中,為便于計(jì)算,常將其簡(jiǎn)化為二維問(wèn)題,計(jì)算結(jié)果可能偏于保守。有鑒于此,對(duì)樁承式加筋體建立一種真三維分析方法,研究其在三維條件下的變形和受力特性,并和二維情況進(jìn)行比較,無(wú)疑具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本文以三維方形布樁形式下的加筋體為研究對(duì)象,通過(guò)最小勢(shì)能原理推導(dǎo)出了加筋體的平衡偏微分方程組,并利用比擬方程法對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)化,然后聯(lián)合邊界元法和可變多面體法對(duì)簡(jiǎn)化方程組進(jìn)行求解,建立了一種樁承式加筋體的真三維分析方法。針對(duì)工程設(shè)計(jì)中常采用均布荷載及不考慮地基反力的情況,通過(guò)一個(gè)自編算例和一個(gè)工程實(shí)例驗(yàn)證了本文三維分析方法的合理性和可靠性,并重點(diǎn)研究了加筋體在三維條件下的變形和受力特性。最后,將真三維分析方法的計(jì)算結(jié)果與目前幾種常用的二維方法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較,分析了加筋體的受力與變形特性在兩種情況下的異同點(diǎn)。本文取得的主要成果如下：1.在三維條件下,通過(guò)最小勢(shì)能原理推導(dǎo)出了樁承式加筋體的平衡偏微分方程組。該方程組比較合理地考慮了加筋體的大變形特性,但具有高度非線性特點(diǎn)。2.通過(guò)比擬方程法將加筋體的三維平衡偏微分方程組簡(jiǎn)化為泊松方程組,然后聯(lián)合邊界元法及可變多面體法進(jìn)行求解,由此建立了樁承式加筋體的真三維分析方法。該方法具有離散誤差小和計(jì)算效率高等優(yōu)點(diǎn),其可靠性和合理性通過(guò)工程實(shí)例的計(jì)算結(jié)果得到了初步驗(yàn)證。3.在均布荷載和無(wú)地基反力情況下,二維及三維加筋體的變形與受力具有如下異同點(diǎn)：(1)就變形而言,兩種情況下加筋體的豎向變形曲線均為拋物線,但三維情況下的豎向變形最大值約為二維情況的60%～80%；(2)就加筋體沿條帶長(zhǎng)度方向上的拉力而言,兩種情況下的最大值均出現(xiàn)在樁帽邊緣,最小值出現(xiàn)在條帶中部；在三維情況下,加筋體拉力在整體上僅為二維情況的50%～80%,但在樁帽角點(diǎn)附近卻比二維情況大10%～20%；(3)二維情況下得到的加筋體變形和拉力總體上偏于保守。4.在三維情況下,加筋體的變形和拉力分布特點(diǎn)為：(1)加筋體的豎向變形在空間呈下凹狀,最大值出現(xiàn)在四樁中心點(diǎn)；(2)加筋體水平向兩個(gè)拉力分量的分布在空間均呈“馬鞍”形雙曲拋物面,最大主拉力的分布呈下凹曲面；最小主拉力的較大值出現(xiàn)在樁帽邊緣及中部區(qū)域,較小值出現(xiàn)在樁間條帶區(qū)域中部；上述各種拉力均在樁帽角點(diǎn)處達(dá)到最大值,并在其附近發(fā)生突變,出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象；(3)樁間條帶區(qū)域?yàn)橹魇芰^(qū),且沿條帶長(zhǎng)度方向?yàn)樽畲笾骼Ψ较颍?4)加筋體的變形隨樁間距的增大或抗拉剛度的減小而明顯增大；拉力亦隨樁間距的增大而明顯增大,但其對(duì)抗拉剛度的變化并不敏感。5.針對(duì)本文提出的樁承式加筋體三維分析方法,已編制了相應(yīng)的Fortran計(jì)算程序。
【關(guān)鍵詞】：樁承式加筋路堤 加筋體 加筋體變形 加筋體拉力
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U416.12
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 課題的研究意義13-14
• 1.2 樁承式加筋體國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-21
• 1.2.1 試驗(yàn)研究14-15
• 1.2.2 理論研究15-20
• 1.2.3 數(shù)值分析20-21
• 1.3 本文主要研究工作21-23
• 第二章 樁承式加筋體的真三維分析方法23-48
• 2.1 計(jì)算模型23-26
• 2.2 加筋體的平衡方程及邊界條件26-28
• 2.2.1 平衡方程26-27
• 2.2.2 邊界條件27-28
• 2.3 作用在加筋體上的荷載計(jì)算28-30
• 2.4 加筋體平衡方程的求解30-45
• 2.4.1 平衡方程的簡(jiǎn)化30-32
• 2.4.2 簡(jiǎn)化方程的求解32-45
• 2.5 加筋體的變形及拉力計(jì)算45-46
• 2.6 本章小結(jié)46-48
• 第三章 真三維分析方法的可靠性及合理性驗(yàn)證48-98
• 3.1 引言48
• 3.2 算例148-84
• 3.2.1 算例概況及計(jì)算方案48-51
• 3.2.2 計(jì)算結(jié)果及算例簡(jiǎn)析51-65
• 3.2.3 樁間距對(duì)加筋體變形和受力的影響分析65-75
• 3.2.4 抗拉剛度對(duì)加筋體變形和受力的影響分析75-84
• 3.3 算例2—與工程實(shí)測(cè)結(jié)果的比較84-96
• 3.3.1 算例概況及計(jì)算方案84-86
• 3.3.2 計(jì)算結(jié)果及對(duì)比分析86-96
• 3.4 本章小結(jié)96-98
• 第四章 加筋體二維及三維變形與受力特性比較98-131
• 4.1 引言98
• 4.2 加筋體二維分析方法98-106
• 4.2.1 常規(guī)二維分析方法簡(jiǎn)介98-104
• 4.2.2 二維分析方法比較104-105
• 4.2.3 二維和三維分析方法的計(jì)算原理比較105-106
• 4.3 二維及三維分析方法的對(duì)比計(jì)算106-130
• 4.3.1 對(duì)比計(jì)算方案106-108
• 4.3.2 對(duì)比計(jì)算結(jié)果108-128
• 4.3.3 加筋體二維和三維變形與受力特性的異同點(diǎn)128-130
• 4.4 本章小結(jié)130-131
• 結(jié)論與展望131-134
• 參考文獻(xiàn)134-138
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文138-140
• 致謝140-141
• 附錄A 加筋體的拉力—應(yīng)變關(guān)系141-144
• 附錄B 加筋體的非線性幾何方程144-150
• 附錄C 加筋體的三維平衡方程推導(dǎo)150-155
• 附錄D 三維條件下作用在加筋體上的荷載計(jì)算155-167
• 附錄E 系數(shù)矩陣元素計(jì)算167-181

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1118678