基于有限元数值分析的土工格栅加筋路堤优化设计研究
发布时间：2021-10-21 18:48
土工格栅加筋陡坡路堤是一种新型的、非常有前途的路基结构形式,与土工格栅加筋土挡墙相比,结构简单,工程造价低,坡面变形适应能力强。目前这种结构已经应用到公路、水利等工程领域当中,并取得了较好的效果。土工格栅加筋陡坡路堤力学行为分析已经成为当前比较热门的研究内容,目前关于土工格栅加筋陡坡路堤的理论研究相对落后,有关交通荷载作用下加筋陡坡路堤的动力响应研究也较少,进而影响了土工格栅加筋陡坡路堤在实际工程中的应用和发展。本文以新疆S101线沙湾段土工格栅加筋陡坡路堤工程为依托,借助有限元方法分析土工格栅加筋陡坡路堤的力学行为,对土工格栅加筋陡坡路堤进行静力分析,同时探讨了交通荷载作用下加筋陡坡路堤的动力响应,在数值分析的基础上对加筋陡坡路堤进行优化设计,得出了一些适用的结论,给土工格栅加筋陡坡路堤优化设计提供参考依据。所取得的主要研究成果如下:（1）回顾了加筋土的应用与发展现状,探讨了加筋土的理论研究现状,总结了加筋土的作用机理和结构设计方法,对目前研究现状存在的问题进行了分析,得出了需要进一步研究的方向和内容。（2）借助Midas GTS NX有限元软件,依托加筋路堤试验段,将数值模拟与实测...
【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
四川土工格栅加筋陡坡工程实例Fig.1-1ExamplesofgeogridreinforcementsteepslopeprojectinSichuan
基于有限元数值分析的土工格栅加筋路堤优化设计研究3图1-1四川土工格栅加筋陡坡工程实例Fig.1-1ExamplesofgeogridreinforcementsteepslopeprojectinSichuan2）道路工程土工格栅加筋结构具有许多的优点，其中施工工序简单以及施工成本造价较低使得这种结构越来越多的应用在道路工程中（见图1-2），而路面工程是道路工程中最重要的组成部位之一[9]，最常见的是在市政道路中铺设玻璃纤维土工格栅来改善沥青路面结构的应力传递状态，防止反射裂缝的出现，延长路面的使用年限。经过玻璃纤维土工格栅进行加固的路面结构可以达到更高的压实程度，有更强的抵抗外力破坏的性能。图1-2道路工程中土工格栅使用实例Fig.1-2Examplesofgeogridsusedinroadengineering3）加筋土挡墙加筋土挡墙是由墙面板、带状拉筋、填料、帽石和基础5部分组成的复合结构（见图1-3），复合土结构中的加筋材料可以提高土体的抗剪能力，增加土体结构的稳定性。1965年法国首次成功修建了一座加筋挡墙[3]，我国于1979年首次在云南建成加筋土档土墙实验工程，都体现出较好的结构性能，这种加筋土挡墙结构也逐渐应用到更多工程当中去。我国现存的一些比较典型的加筋土挡墙实例包括：重庆市区长江滨江公路驳岸墙是最长的加筋土挡墙，全长5.5km；云南楚大高速公路一号墙是最高的高速公路加筋
基于有限元数值分析的土工格栅加筋路堤优化设计研究4土挡土墙，高度为43.75m；重庆巫山县集仙路挡墙是最高城市道路加筋土挡土墙，高度为60m。拉筋帽石墙面板基础填料图1-3加筋土挡墙结构示意图Fig.1-3Schematicdiagramofreinforcedearthretainingwallstructure加筋土挡墙结构受力体系中，内部稳定由墙面所承受的水平土压力依靠填料与拉筋的摩擦力平衡而形成，而外部稳定由复合结构形成的土墙抵抗拉筋尾部填料所产生的土压力形成。这种加筋土挡墙适用条件：1.缺乏石料地区及大型填方工程。2.用于一般地区的路肩式和路堤式挡土墙，但不应修建在滑坡、水流冲刷和崩塌等不良地质地段。它具有以下特点：1.可装配式施工，施工简便、快速、节省劳力和缩短工期。2.具有一定柔性，能够适应地基轻微变形，且抗震性强。3.可做成很高的垂直挡土墙，对地基承载力要求较低。4.节约占地、造型美观。叶盛[10]通过在青岛至荣成试验段的加筋土挡墙埋设元器件测（见图1-4），对加筋土挡墙的应力、结构变形以及筋材受力进行分析，发现施工完毕后加筋土挡墙竖向应力几乎不存在变化，土工格栅应变值变动很小，说明加筋土挡墙结构长期处于稳定的状态。图1-4加筋土挡墙实例Fig.1-4Examplesofreinforcedearthretainingwall
【参考文献】：
期刊论文
[1]侧限条件下加筋对土体沉降的影响[J]. 傅志斌,刘志华,介玉新. 岩土工程技术. 2019(04)
[2]土工格栅加筋陡坡路堤在新疆地区的现场试验研究[J]. 胡幼常,毛爱民,刘杰,陈晓鸣. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2019(03)
[3]新疆砾石土低路堤动力特性[J]. 杨晓华,万琪,刘大鹏,包含. 交通运输工程学报. 2019(03)
[4]平台分级对加筋土边坡稳定性的影响研究[J]. 介玉新,周诗博,郭政豪,陈杰. 工程地质学报. 2018(05)
[5]车辆荷载作用下的黄土路堤结构体系受力与变形数值分析[J]. 李又云,杨建国,李哲. 河南大学学报(自然科学版). 2018(04)
[6]车辆荷载下路基变形特性分析[J]. 孟上九,周健,王淼,程有坤,孙义强. 地震工程与工程振动. 2018(02)
[7]车辆荷载下黄土参数对路堤沉降变形的影响[J]. 李又云,张玉伟,李恒,李哲. 铁道科学与工程学报. 2018(02)
[8]加筋土边坡筋材拉力分布与分区[J]. 张琬,许强,陈建峰,薛剑峰. 交通运输工程学报. 2017(06)
[9]非对称交通荷载作用下拓宽路堤动力特性分析[J]. 鱼欢,郑俊杰,曹文昭,郭震山. 地震工程学报. 2017(06)
[10]车辆荷载作用下加筋土挡墙的静动响应现场试验[J]. 刘泽,史克友,黄天琪,蒋梅东,黄凯峰. 水文地质工程地质. 2017(04)
博士论文
[1]土工格栅加筋砾类土力学特性和加筋机理试验研究[D]. 刘杰.合肥工业大学 2018
[2]土工格栅加筋特性及其加筋结构计算方法研究[D]. 陈榕.大连理工大学 2011
[3]格栅加筋黏土结构的试验研究及稳定性分析[D]. 冯晓静.大连理工大学 2009
[4]随机荷载作用下柔性路面结构及路基动力响应研究[D]. 王晅.中南大学 2006
[5]钢筋混凝土结构的本构关系及有限元模式[D]. 张远高.清华大学 1990
硕士论文
[1]高速铁路加筋土挡墙长期性能研究[D]. 叶盛.石家庄铁道大学 2018
[2]车辆荷载下路基变形响应分析[D]. 周健.哈尔滨理工大学 2018
[3]车辆荷载作用下粗粒土路基动力响应与永久变形研究[D]. 邢逸航.长沙理工大学 2017
[4]重轴载对路基土安定性影响研究[D]. 罗丹.重庆交通大学 2017
[5]移动荷载作用下沥青路面动响应分析[D]. 刘瑞军.石家庄铁道大学 2014
[6]移动荷载作用下层状沥青路面结构时程响应分析[D]. 梁洪涛.中南大学 2013
[7]加筋土中筋材作用工作特性与沉降控制作用分析[D]. 郑必灿.华中科技大学 2013
[8]车辆荷载作用下路基沉降计算方法研究[D]. 陶冶.浙江大学 2012
[9]软土地基公路扩建工程中土工格栅工作性状模型试验研究[D]. 李庆臻.华南理工大学 2010
[10]格栅加筋路堤边坡试验及设计方法研究[D]. 上官云龙.吉林大学 2009
本文编号：3449533
【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
四川土工格栅加筋陡坡工程实例Fig.1-1ExamplesofgeogridreinforcementsteepslopeprojectinSichuan
基于有限元数值分析的土工格栅加筋路堤优化设计研究3图1-1四川土工格栅加筋陡坡工程实例Fig.1-1ExamplesofgeogridreinforcementsteepslopeprojectinSichuan2）道路工程土工格栅加筋结构具有许多的优点，其中施工工序简单以及施工成本造价较低使得这种结构越来越多的应用在道路工程中（见图1-2），而路面工程是道路工程中最重要的组成部位之一[9]，最常见的是在市政道路中铺设玻璃纤维土工格栅来改善沥青路面结构的应力传递状态，防止反射裂缝的出现，延长路面的使用年限。经过玻璃纤维土工格栅进行加固的路面结构可以达到更高的压实程度，有更强的抵抗外力破坏的性能。图1-2道路工程中土工格栅使用实例Fig.1-2Examplesofgeogridsusedinroadengineering3）加筋土挡墙加筋土挡墙是由墙面板、带状拉筋、填料、帽石和基础5部分组成的复合结构（见图1-3），复合土结构中的加筋材料可以提高土体的抗剪能力，增加土体结构的稳定性。1965年法国首次成功修建了一座加筋挡墙[3]，我国于1979年首次在云南建成加筋土档土墙实验工程，都体现出较好的结构性能，这种加筋土挡墙结构也逐渐应用到更多工程当中去。我国现存的一些比较典型的加筋土挡墙实例包括：重庆市区长江滨江公路驳岸墙是最长的加筋土挡墙，全长5.5km；云南楚大高速公路一号墙是最高的高速公路加筋
基于有限元数值分析的土工格栅加筋路堤优化设计研究4土挡土墙，高度为43.75m；重庆巫山县集仙路挡墙是最高城市道路加筋土挡土墙，高度为60m。拉筋帽石墙面板基础填料图1-3加筋土挡墙结构示意图Fig.1-3Schematicdiagramofreinforcedearthretainingwallstructure加筋土挡墙结构受力体系中，内部稳定由墙面所承受的水平土压力依靠填料与拉筋的摩擦力平衡而形成，而外部稳定由复合结构形成的土墙抵抗拉筋尾部填料所产生的土压力形成。这种加筋土挡墙适用条件：1.缺乏石料地区及大型填方工程。2.用于一般地区的路肩式和路堤式挡土墙，但不应修建在滑坡、水流冲刷和崩塌等不良地质地段。它具有以下特点：1.可装配式施工，施工简便、快速、节省劳力和缩短工期。2.具有一定柔性，能够适应地基轻微变形，且抗震性强。3.可做成很高的垂直挡土墙，对地基承载力要求较低。4.节约占地、造型美观。叶盛[10]通过在青岛至荣成试验段的加筋土挡墙埋设元器件测（见图1-4），对加筋土挡墙的应力、结构变形以及筋材受力进行分析，发现施工完毕后加筋土挡墙竖向应力几乎不存在变化，土工格栅应变值变动很小，说明加筋土挡墙结构长期处于稳定的状态。图1-4加筋土挡墙实例Fig.1-4Examplesofreinforcedearthretainingwall
【参考文献】：
期刊论文
[1]侧限条件下加筋对土体沉降的影响[J]. 傅志斌,刘志华,介玉新. 岩土工程技术. 2019(04)
[2]土工格栅加筋陡坡路堤在新疆地区的现场试验研究[J]. 胡幼常,毛爱民,刘杰,陈晓鸣. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2019(03)
[3]新疆砾石土低路堤动力特性[J]. 杨晓华,万琪,刘大鹏,包含. 交通运输工程学报. 2019(03)
[4]平台分级对加筋土边坡稳定性的影响研究[J]. 介玉新,周诗博,郭政豪,陈杰. 工程地质学报. 2018(05)
[5]车辆荷载作用下的黄土路堤结构体系受力与变形数值分析[J]. 李又云,杨建国,李哲. 河南大学学报(自然科学版). 2018(04)
[6]车辆荷载下路基变形特性分析[J]. 孟上九,周健,王淼,程有坤,孙义强. 地震工程与工程振动. 2018(02)
[7]车辆荷载下黄土参数对路堤沉降变形的影响[J]. 李又云,张玉伟,李恒,李哲. 铁道科学与工程学报. 2018(02)
[8]加筋土边坡筋材拉力分布与分区[J]. 张琬,许强,陈建峰,薛剑峰. 交通运输工程学报. 2017(06)
[9]非对称交通荷载作用下拓宽路堤动力特性分析[J]. 鱼欢,郑俊杰,曹文昭,郭震山. 地震工程学报. 2017(06)
[10]车辆荷载作用下加筋土挡墙的静动响应现场试验[J]. 刘泽,史克友,黄天琪,蒋梅东,黄凯峰. 水文地质工程地质. 2017(04)
博士论文
[1]土工格栅加筋砾类土力学特性和加筋机理试验研究[D]. 刘杰.合肥工业大学 2018
[2]土工格栅加筋特性及其加筋结构计算方法研究[D]. 陈榕.大连理工大学 2011
[3]格栅加筋黏土结构的试验研究及稳定性分析[D]. 冯晓静.大连理工大学 2009
[4]随机荷载作用下柔性路面结构及路基动力响应研究[D]. 王晅.中南大学 2006
[5]钢筋混凝土结构的本构关系及有限元模式[D]. 张远高.清华大学 1990
硕士论文
[1]高速铁路加筋土挡墙长期性能研究[D]. 叶盛.石家庄铁道大学 2018
[2]车辆荷载下路基变形响应分析[D]. 周健.哈尔滨理工大学 2018
[3]车辆荷载作用下粗粒土路基动力响应与永久变形研究[D]. 邢逸航.长沙理工大学 2017
[4]重轴载对路基土安定性影响研究[D]. 罗丹.重庆交通大学 2017
[5]移动荷载作用下沥青路面动响应分析[D]. 刘瑞军.石家庄铁道大学 2014
[6]移动荷载作用下层状沥青路面结构时程响应分析[D]. 梁洪涛.中南大学 2013
[7]加筋土中筋材作用工作特性与沉降控制作用分析[D]. 郑必灿.华中科技大学 2013
[8]车辆荷载作用下路基沉降计算方法研究[D]. 陶冶.浙江大学 2012
[9]软土地基公路扩建工程中土工格栅工作性状模型试验研究[D]. 李庆臻.华南理工大学 2010
[10]格栅加筋路堤边坡试验及设计方法研究[D]. 上官云龙.吉林大学 2009
本文编号：3449533
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