發(fā)布時間：2019-10-14 06:10

【摘要】：土工織物因其具有抗拉強度高、變形模量大、重量輕、透水性好和耐腐蝕等特點在道路、水利、巖土等工程領域的應用越來越廣泛。土工織物在荷載作用下表現(xiàn)出較大的蠕變特性,該蠕變特性可通過蠕變冪率模型表示其應力應變關系;巖土材料在與時間相關的荷載作用下,不僅體現(xiàn)其流變特性,在一定應力條件下會產(chǎn)生塑性變形。該類巖土材料的本構關系可用黏彈-黏塑性或黏彈-塑性等模型來描述。該模型在考慮材料流變特性的同時,兼顧了材料塑性特性,且塑性參數(shù)由常規(guī)試驗即可確定。本文采用有限元方法分析具有黏彈-Drucker-Prager塑性特性的巖土材料和用蠕變冪率模型來表示其應力應變關系的土工織物所組成的加筋土的變形特征。本文主要內(nèi)容包括:(1)對于常用的基本黏彈性元件的組合模型,一些商業(yè)有限元軟件只能進行黏彈性計算,無法與塑性模型耦合;若進行黏彈-塑性分析,只能采用冪率關系的蠕變模型。本文針對基本黏彈性元件組合而成的黏彈性模型和巖土材料常用的Drucker-Prager塑性屈服模型,應用黏彈性積分型本構關系的增量疊加算法,將黏彈性問題在每個時間步長線性化后與塑性本構積分相耦合;考慮線性各向同性硬化,獲得封閉形式的解析解,從而實現(xiàn)顯示計算,給出了嚴格的黏彈-塑性模型的數(shù)值計算方法,并導出材料的一致切向矩陣,最后通過ABAQUS軟件中所提供的UMAT材料子程序完成計算。(2)土工織物的作用,主要通過土與土工織物的摩阻力限制土體變形體現(xiàn)。基于前人的試驗研究,土工織物與土體的摩阻力和其相對剪切位移呈非線性特征,其本構關系可用有限元法中的Goodman接觸單元描述,采用ABAQUS軟件的用戶自定義摩擦子程序FRIC實現(xiàn)。(3)在有限元分析過程中,采用兩種模型進行對比分析:不考慮土體和土工織物的流變效應;考慮土體的流變和筋材的蠕變特性,分析長期荷載作用下路面的變形特性并分析具有局部下伏采空區(qū)高填方路堤的變形特征。計算結果表明,對于長期荷載作用下的加筋路堤變形分析,考慮巖土的流變和筋材的蠕變特性,可以更好地揭示其在長期荷載作用下隨時間變形特征。在高填方路堤中鋪設土工織物可以明顯提高路堤的穩(wěn)定性,減小路堤產(chǎn)生的位移,有效提高路堤的抗變形能力。
【圖文】：

剪應力與剪切變形關系

圖 3.3 Burger 模型 圖 3.4 Merchant為巖石蠕變一直持續(xù)下去。但是對于工程巖到一定的條件后，巖土就會發(fā)生塑性屈服，，甚模型就無法研究其屈服破壞特性。需采用其、黏彈-塑性模型。
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U416.12

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本文編號：2549122