基于有限元數(shù)值分析的土工格柵加筋路堤優(yōu)化設(shè)計(jì)研究
發(fā)布時(shí)間:2021-10-21 18:48
土工格柵加筋陡坡路堤是一種新型的、非常有前途的路基結(jié)構(gòu)形式,與土工格柵加筋土擋墻相比,結(jié)構(gòu)簡單,工程造價(jià)低,坡面變形適應(yīng)能力強(qiáng)。目前這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)應(yīng)用到公路、水利等工程領(lǐng)域當(dāng)中,并取得了較好的效果。土工格柵加筋陡坡路堤力學(xué)行為分析已經(jīng)成為當(dāng)前比較熱門的研究內(nèi)容,目前關(guān)于土工格柵加筋陡坡路堤的理論研究相對落后,有關(guān)交通荷載作用下加筋陡坡路堤的動(dòng)力響應(yīng)研究也較少,進(jìn)而影響了土工格柵加筋陡坡路堤在實(shí)際工程中的應(yīng)用和發(fā)展。本文以新疆S101線沙灣段土工格柵加筋陡坡路堤工程為依托,借助有限元方法分析土工格柵加筋陡坡路堤的力學(xué)行為,對土工格柵加筋陡坡路堤進(jìn)行靜力分析,同時(shí)探討了交通荷載作用下加筋陡坡路堤的動(dòng)力響應(yīng),在數(shù)值分析的基礎(chǔ)上對加筋陡坡路堤進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),得出了一些適用的結(jié)論,給土工格柵加筋陡坡路堤優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。所取得的主要研究成果如下:(1)回顧了加筋土的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀,探討了加筋土的理論研究現(xiàn)狀,總結(jié)了加筋土的作用機(jī)理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,對目前研究現(xiàn)狀存在的問題進(jìn)行了分析,得出了需要進(jìn)一步研究的方向和內(nèi)容。(2)借助Midas GTS NX有限元軟件,依托加筋路堤試驗(yàn)段,將數(shù)值模擬與實(shí)測...
【文章來源】:石河子大學(xué)新疆維吾爾自治區(qū) 211工程院校
【文章頁數(shù)】:70 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
四川土工格柵加筋陡坡工程實(shí)例Fig.1-1ExamplesofgeogridreinforcementsteepslopeprojectinSichuan
基于有限元數(shù)值分析的土工格柵加筋路堤優(yōu)化設(shè)計(jì)研究3圖1-1四川土工格柵加筋陡坡工程實(shí)例Fig.1-1ExamplesofgeogridreinforcementsteepslopeprojectinSichuan2)道路工程土工格柵加筋結(jié)構(gòu)具有許多的優(yōu)點(diǎn),其中施工工序簡單以及施工成本造價(jià)較低使得這種結(jié)構(gòu)越來越多的應(yīng)用在道路工程中(見圖1-2),而路面工程是道路工程中最重要的組成部位之一[9],最常見的是在市政道路中鋪設(shè)玻璃纖維土工格柵來改善瀝青路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)力傳遞狀態(tài),防止反射裂縫的出現(xiàn),延長路面的使用年限。經(jīng)過玻璃纖維土工格柵進(jìn)行加固的路面結(jié)構(gòu)可以達(dá)到更高的壓實(shí)程度,有更強(qiáng)的抵抗外力破壞的性能。圖1-2道路工程中土工格柵使用實(shí)例Fig.1-2Examplesofgeogridsusedinroadengineering3)加筋土擋墻加筋土擋墻是由墻面板、帶狀拉筋、填料、帽石和基礎(chǔ)5部分組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)(見圖1-3),復(fù)合土結(jié)構(gòu)中的加筋材料可以提高土體的抗剪能力,增加土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。1965年法國首次成功修建了一座加筋擋墻[3],我國于1979年首次在云南建成加筋土檔土墻實(shí)驗(yàn)工程,都體現(xiàn)出較好的結(jié)構(gòu)性能,這種加筋土擋墻結(jié)構(gòu)也逐漸應(yīng)用到更多工程當(dāng)中去。我國現(xiàn)存的一些比較典型的加筋土擋墻實(shí)例包括:重慶市區(qū)長江濱江公路駁岸墻是最長的加筋土擋墻,全長5.5km;云南楚大高速公路一號墻是最高的高速公路加筋
基于有限元數(shù)值分析的土工格柵加筋路堤優(yōu)化設(shè)計(jì)研究4土擋土墻,高度為43.75m;重慶巫山縣集仙路擋墻是最高城市道路加筋土擋土墻,高度為60m。拉筋帽石墻面板基礎(chǔ)填料圖1-3加筋土擋墻結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1-3Schematicdiagramofreinforcedearthretainingwallstructure加筋土擋墻結(jié)構(gòu)受力體系中,內(nèi)部穩(wěn)定由墻面所承受的水平土壓力依靠填料與拉筋的摩擦力平衡而形成,而外部穩(wěn)定由復(fù)合結(jié)構(gòu)形成的土墻抵抗拉筋尾部填料所產(chǎn)生的土壓力形成。這種加筋土擋墻適用條件:1.缺乏石料地區(qū)及大型填方工程。2.用于一般地區(qū)的路肩式和路堤式擋土墻,但不應(yīng)修建在滑坡、水流沖刷和崩塌等不良地質(zhì)地段。它具有以下特點(diǎn):1.可裝配式施工,施工簡便、快速、節(jié)省勞力和縮短工期。2.具有一定柔性,能夠適應(yīng)地基輕微變形,且抗震性強(qiáng)。3.可做成很高的垂直擋土墻,對地基承載力要求較低。4.節(jié)約占地、造型美觀。葉盛[10]通過在青島至榮成試驗(yàn)段的加筋土擋墻埋設(shè)元器件測(見圖1-4),對加筋土擋墻的應(yīng)力、結(jié)構(gòu)變形以及筋材受力進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)施工完畢后加筋土擋墻豎向應(yīng)力幾乎不存在變化,土工格柵應(yīng)變值變動(dòng)很小,說明加筋土擋墻結(jié)構(gòu)長期處于穩(wěn)定的狀態(tài)。圖1-4加筋土擋墻實(shí)例Fig.1-4Examplesofreinforcedearthretainingwall
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]側(cè)限條件下加筋對土體沉降的影響[J]. 傅志斌,劉志華,介玉新. 巖土工程技術(shù). 2019(04)
[2]土工格柵加筋陡坡路堤在新疆地區(qū)的現(xiàn)場試驗(yàn)研究[J]. 胡幼常,毛愛民,劉杰,陳曉鳴. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版). 2019(03)
[3]新疆礫石土低路堤動(dòng)力特性[J]. 楊曉華,萬琪,劉大鵬,包含. 交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào). 2019(03)
[4]平臺分級對加筋土邊坡穩(wěn)定性的影響研究[J]. 介玉新,周詩博,郭政豪,陳杰. 工程地質(zhì)學(xué)報(bào). 2018(05)
[5]車輛荷載作用下的黃土路堤結(jié)構(gòu)體系受力與變形數(shù)值分析[J]. 李又云,楊建國,李哲. 河南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(04)
[6]車輛荷載下路基變形特性分析[J]. 孟上九,周健,王淼,程有坤,孫義強(qiáng). 地震工程與工程振動(dòng). 2018(02)
[7]車輛荷載下黃土參數(shù)對路堤沉降變形的影響[J]. 李又云,張玉偉,李恒,李哲. 鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2018(02)
[8]加筋土邊坡筋材拉力分布與分區(qū)[J]. 張琬,許強(qiáng),陳建峰,薛劍峰. 交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào). 2017(06)
[9]非對稱交通荷載作用下拓寬路堤動(dòng)力特性分析[J]. 魚歡,鄭俊杰,曹文昭,郭震山. 地震工程學(xué)報(bào). 2017(06)
[10]車輛荷載作用下加筋土擋墻的靜動(dòng)響應(yīng)現(xiàn)場試驗(yàn)[J]. 劉澤,史克友,黃天琪,蔣梅東,黃凱峰. 水文地質(zhì)工程地質(zhì). 2017(04)
博士論文
[1]土工格柵加筋礫類土力學(xué)特性和加筋機(jī)理試驗(yàn)研究[D]. 劉杰.合肥工業(yè)大學(xué) 2018
[2]土工格柵加筋特性及其加筋結(jié)構(gòu)計(jì)算方法研究[D]. 陳榕.大連理工大學(xué) 2011
[3]格柵加筋黏土結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究及穩(wěn)定性分析[D]. 馮曉靜.大連理工大學(xué) 2009
[4]隨機(jī)荷載作用下柔性路面結(jié)構(gòu)及路基動(dòng)力響應(yīng)研究[D]. 王晅.中南大學(xué) 2006
[5]鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的本構(gòu)關(guān)系及有限元模式[D]. 張遠(yuǎn)高.清華大學(xué) 1990
碩士論文
[1]高速鐵路加筋土擋墻長期性能研究[D]. 葉盛.石家莊鐵道大學(xué) 2018
[2]車輛荷載下路基變形響應(yīng)分析[D]. 周健.哈爾濱理工大學(xué) 2018
[3]車輛荷載作用下粗粒土路基動(dòng)力響應(yīng)與永久變形研究[D]. 邢逸航.長沙理工大學(xué) 2017
[4]重軸載對路基土安定性影響研究[D]. 羅丹.重慶交通大學(xué) 2017
[5]移動(dòng)荷載作用下瀝青路面動(dòng)響應(yīng)分析[D]. 劉瑞軍.石家莊鐵道大學(xué) 2014
[6]移動(dòng)荷載作用下層狀瀝青路面結(jié)構(gòu)時(shí)程響應(yīng)分析[D]. 梁洪濤.中南大學(xué) 2013
[7]加筋土中筋材作用工作特性與沉降控制作用分析[D]. 鄭必燦.華中科技大學(xué) 2013
[8]車輛荷載作用下路基沉降計(jì)算方法研究[D]. 陶冶.浙江大學(xué) 2012
[9]軟土地基公路擴(kuò)建工程中土工格柵工作性狀模型試驗(yàn)研究[D]. 李慶臻.華南理工大學(xué) 2010
[10]格柵加筋路堤邊坡試驗(yàn)及設(shè)計(jì)方法研究[D]. 上官云龍.吉林大學(xué) 2009
本文編號:3449533
【文章來源】:石河子大學(xué)新疆維吾爾自治區(qū) 211工程院校
【文章頁數(shù)】:70 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
四川土工格柵加筋陡坡工程實(shí)例Fig.1-1ExamplesofgeogridreinforcementsteepslopeprojectinSichuan
基于有限元數(shù)值分析的土工格柵加筋路堤優(yōu)化設(shè)計(jì)研究3圖1-1四川土工格柵加筋陡坡工程實(shí)例Fig.1-1ExamplesofgeogridreinforcementsteepslopeprojectinSichuan2)道路工程土工格柵加筋結(jié)構(gòu)具有許多的優(yōu)點(diǎn),其中施工工序簡單以及施工成本造價(jià)較低使得這種結(jié)構(gòu)越來越多的應(yīng)用在道路工程中(見圖1-2),而路面工程是道路工程中最重要的組成部位之一[9],最常見的是在市政道路中鋪設(shè)玻璃纖維土工格柵來改善瀝青路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)力傳遞狀態(tài),防止反射裂縫的出現(xiàn),延長路面的使用年限。經(jīng)過玻璃纖維土工格柵進(jìn)行加固的路面結(jié)構(gòu)可以達(dá)到更高的壓實(shí)程度,有更強(qiáng)的抵抗外力破壞的性能。圖1-2道路工程中土工格柵使用實(shí)例Fig.1-2Examplesofgeogridsusedinroadengineering3)加筋土擋墻加筋土擋墻是由墻面板、帶狀拉筋、填料、帽石和基礎(chǔ)5部分組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)(見圖1-3),復(fù)合土結(jié)構(gòu)中的加筋材料可以提高土體的抗剪能力,增加土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。1965年法國首次成功修建了一座加筋擋墻[3],我國于1979年首次在云南建成加筋土檔土墻實(shí)驗(yàn)工程,都體現(xiàn)出較好的結(jié)構(gòu)性能,這種加筋土擋墻結(jié)構(gòu)也逐漸應(yīng)用到更多工程當(dāng)中去。我國現(xiàn)存的一些比較典型的加筋土擋墻實(shí)例包括:重慶市區(qū)長江濱江公路駁岸墻是最長的加筋土擋墻,全長5.5km;云南楚大高速公路一號墻是最高的高速公路加筋
基于有限元數(shù)值分析的土工格柵加筋路堤優(yōu)化設(shè)計(jì)研究4土擋土墻,高度為43.75m;重慶巫山縣集仙路擋墻是最高城市道路加筋土擋土墻,高度為60m。拉筋帽石墻面板基礎(chǔ)填料圖1-3加筋土擋墻結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1-3Schematicdiagramofreinforcedearthretainingwallstructure加筋土擋墻結(jié)構(gòu)受力體系中,內(nèi)部穩(wěn)定由墻面所承受的水平土壓力依靠填料與拉筋的摩擦力平衡而形成,而外部穩(wěn)定由復(fù)合結(jié)構(gòu)形成的土墻抵抗拉筋尾部填料所產(chǎn)生的土壓力形成。這種加筋土擋墻適用條件:1.缺乏石料地區(qū)及大型填方工程。2.用于一般地區(qū)的路肩式和路堤式擋土墻,但不應(yīng)修建在滑坡、水流沖刷和崩塌等不良地質(zhì)地段。它具有以下特點(diǎn):1.可裝配式施工,施工簡便、快速、節(jié)省勞力和縮短工期。2.具有一定柔性,能夠適應(yīng)地基輕微變形,且抗震性強(qiáng)。3.可做成很高的垂直擋土墻,對地基承載力要求較低。4.節(jié)約占地、造型美觀。葉盛[10]通過在青島至榮成試驗(yàn)段的加筋土擋墻埋設(shè)元器件測(見圖1-4),對加筋土擋墻的應(yīng)力、結(jié)構(gòu)變形以及筋材受力進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)施工完畢后加筋土擋墻豎向應(yīng)力幾乎不存在變化,土工格柵應(yīng)變值變動(dòng)很小,說明加筋土擋墻結(jié)構(gòu)長期處于穩(wěn)定的狀態(tài)。圖1-4加筋土擋墻實(shí)例Fig.1-4Examplesofreinforcedearthretainingwall
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]側(cè)限條件下加筋對土體沉降的影響[J]. 傅志斌,劉志華,介玉新. 巖土工程技術(shù). 2019(04)
[2]土工格柵加筋陡坡路堤在新疆地區(qū)的現(xiàn)場試驗(yàn)研究[J]. 胡幼常,毛愛民,劉杰,陳曉鳴. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版). 2019(03)
[3]新疆礫石土低路堤動(dòng)力特性[J]. 楊曉華,萬琪,劉大鵬,包含. 交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào). 2019(03)
[4]平臺分級對加筋土邊坡穩(wěn)定性的影響研究[J]. 介玉新,周詩博,郭政豪,陳杰. 工程地質(zhì)學(xué)報(bào). 2018(05)
[5]車輛荷載作用下的黃土路堤結(jié)構(gòu)體系受力與變形數(shù)值分析[J]. 李又云,楊建國,李哲. 河南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(04)
[6]車輛荷載下路基變形特性分析[J]. 孟上九,周健,王淼,程有坤,孫義強(qiáng). 地震工程與工程振動(dòng). 2018(02)
[7]車輛荷載下黃土參數(shù)對路堤沉降變形的影響[J]. 李又云,張玉偉,李恒,李哲. 鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2018(02)
[8]加筋土邊坡筋材拉力分布與分區(qū)[J]. 張琬,許強(qiáng),陳建峰,薛劍峰. 交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào). 2017(06)
[9]非對稱交通荷載作用下拓寬路堤動(dòng)力特性分析[J]. 魚歡,鄭俊杰,曹文昭,郭震山. 地震工程學(xué)報(bào). 2017(06)
[10]車輛荷載作用下加筋土擋墻的靜動(dòng)響應(yīng)現(xiàn)場試驗(yàn)[J]. 劉澤,史克友,黃天琪,蔣梅東,黃凱峰. 水文地質(zhì)工程地質(zhì). 2017(04)
博士論文
[1]土工格柵加筋礫類土力學(xué)特性和加筋機(jī)理試驗(yàn)研究[D]. 劉杰.合肥工業(yè)大學(xué) 2018
[2]土工格柵加筋特性及其加筋結(jié)構(gòu)計(jì)算方法研究[D]. 陳榕.大連理工大學(xué) 2011
[3]格柵加筋黏土結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究及穩(wěn)定性分析[D]. 馮曉靜.大連理工大學(xué) 2009
[4]隨機(jī)荷載作用下柔性路面結(jié)構(gòu)及路基動(dòng)力響應(yīng)研究[D]. 王晅.中南大學(xué) 2006
[5]鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的本構(gòu)關(guān)系及有限元模式[D]. 張遠(yuǎn)高.清華大學(xué) 1990
碩士論文
[1]高速鐵路加筋土擋墻長期性能研究[D]. 葉盛.石家莊鐵道大學(xué) 2018
[2]車輛荷載下路基變形響應(yīng)分析[D]. 周健.哈爾濱理工大學(xué) 2018
[3]車輛荷載作用下粗粒土路基動(dòng)力響應(yīng)與永久變形研究[D]. 邢逸航.長沙理工大學(xué) 2017
[4]重軸載對路基土安定性影響研究[D]. 羅丹.重慶交通大學(xué) 2017
[5]移動(dòng)荷載作用下瀝青路面動(dòng)響應(yīng)分析[D]. 劉瑞軍.石家莊鐵道大學(xué) 2014
[6]移動(dòng)荷載作用下層狀瀝青路面結(jié)構(gòu)時(shí)程響應(yīng)分析[D]. 梁洪濤.中南大學(xué) 2013
[7]加筋土中筋材作用工作特性與沉降控制作用分析[D]. 鄭必燦.華中科技大學(xué) 2013
[8]車輛荷載作用下路基沉降計(jì)算方法研究[D]. 陶冶.浙江大學(xué) 2012
[9]軟土地基公路擴(kuò)建工程中土工格柵工作性狀模型試驗(yàn)研究[D]. 李慶臻.華南理工大學(xué) 2010
[10]格柵加筋路堤邊坡試驗(yàn)及設(shè)計(jì)方法研究[D]. 上官云龍.吉林大學(xué) 2009
本文編號:3449533
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