高韧性混凝土联合桩加固软土路堤的工程特性研究

发布时间：2017-07-31 22:18

  本文关键词：高韧性混凝土联合桩加固软土路堤的工程特性研究

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【摘要】：在传统的桩承式格栅垫层路堤中,通过设置桩帽和土工格栅使刚性桩承担了大部分路堤荷载,从而实现降低路堤沉降、缩短路堤填筑时间的目的。但是在这种加固方式中,由于桩帽易发生脆性剪切破坏和桩中应力差异过大等缺点限制了桩承式格栅垫层路堤承载能力的提高,导致桩的强度不能充分发挥以及容易发生群桩失稳。因此,有必要研究更为合理的加固方法。高韧性混凝土又称纤维增强型混凝土,是近年发展迅速的一种新型复合材料。这种材料通过在普通混凝土中添加一定掺量的乱向短纤维,从而使材料的抗拉、抗压和抗弯强度等力学性能得到极大提高。由于这种新型材料具有极高的强度和韧性破坏等优点,在国内外的工程中已得到广泛的应用,并取得很好的效果。受此启发,本文将这种材料应用于软土路堤加固,提出了高韧性混凝土垫层路堤的新型软堤加固方法。本文利用数值分析软件ABAQUS对这种加固方式的工程特性进行数值模拟,主要内容包括以下几个方面：(1)通过查阅文献,搜集资料,了解国内外对桩承式格栅垫层路堤和高韧性混凝土的试验、理论和数值研究的最新进展,在此基础上对桩承式格栅垫层路堤和高韧性混凝土的研究现状进行文献综述。(2)利用ABAQUS软件对桩承式格栅垫层路堤进行数值分析,并与现场实测数据进行对比,以验证数值分析结果的可靠性。根据数值计算结果,分析了桩承式格栅垫层路堤中沉降和荷载分布规律,研究了桩承式格栅垫层路堤的破坏机理,为研究高韧性混凝土垫层路堤提供参考。(3)利用ABAQUS软件对桩承式格栅垫层路堤进行数值分析,并与现场实测数据进行对比,以验证数值分析结果的可靠性。根据数值计算结果,分析了桩承式格栅垫层路堤中沉降和荷载分布规律,研究了桩承式格栅垫层路堤的破坏机理,为研究高韧性混凝土垫层路堤提供参考。
【关键词】：高韧性混凝土 软土路堤 数值分析 桩土应力比 合理桩间距
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.12
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-27
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.1.1 课题的研究背景11
• 1.1.2 课题的研究意义11-12
• 1.2 格栅垫层路堤国内外研究现状12-18
• 1.2.1 格栅垫层路堤的特点12-13
• 1.2.2 格栅垫层路堤研究现状13-17
• 1.2.3 格栅垫层路堤的工程应用现状17-18
• 1.3 高韧性混凝土国内外研究现状18-25
• 1.3.1 高韧性混凝土的发展历程18-19
• 1.3.2 高韧性混凝土的国内外研究现状19-21
• 1.3.3 高韧性混凝土的基本力学性能21-25
• 1.3.4 高韧性混凝土的应用现状25
• 1.4 本文主要研究内容25-27
• 2 软土路基沉降简化计算公式探讨及数值分析理论27-46
• 2.1 软土路基沉降简化计算公式的简单探讨27-31
• 2.1.1 一维应变的孔隙比简化计算公式27-30
• 2.1.2 考虑时间折减效应的孔隙比简化计算公式30-31
• 2.2 数值分析的基本理论31-39
• 2.2.1 数值分析的解题思路31-32
• 2.2.2 单元形式及单元插值函数32-34
• 2.2.3 土体本构关系和屈服准则34
• 2.2.4 Newton-Raphson法34-38
• 2.2.5 弹塑性问题的程序求解思路38-39
• 2.3 ABAQUS数值分析软件介绍39-45
• 2.3.1 ABAQUS程序概述39-40
• 2.3.2 ABAQUS数值软件各分析模块介绍40-41
• 2.3.3 ABAQUS数值软件中CAE特征及功能介绍41-42
• 2.3.4 ABAQUS软件在岩土工程领域的应用42
• 2.3.5 ABAQUS用于岩土工程问题的特殊单元42-43
• 2.3.6 ABAQUS对于非线性问题的处理43-45
• 2.4 本章小结45-46
• 3 高速铁路格栅垫层路堤的现场试验和数值模拟46-61
• 3.1 格栅垫层路堤的现场试验46-49
• 3.1.1 工程背景46
• 3.1.2 现场试验方案46-47
• 3.1.3 试验观测结果分析47-49
• 3.2 格栅垫层路堤的数值模型49-53
• 3.2.1 几何模型和边界条件49-50
• 3.2.2 材料参数和接触关系50-51
• 3.2.3 网格划分51-52
• 3.2.4 加载计划52-53
• 3.3 格栅垫层路堤的工程特性分析53-59
• 3.3.1 数值计算结果与实测数据对比53-54
• 3.3.2 路堤等沉面分析54-55
• 3.3.3 应力分布规律分析55-58
• 3.3.4 桩帽剪应力分布规律分析58-59
• 3.4 本章小结59-61
• 4 高韧性混凝土垫层路堤的工程特性分析61-78
• 4.1 高韧性混凝土垫层路堤的数值模型61-62
• 4.2 高韧性混凝土垫层路堤工程特性分析62-68
• 4.2.1 地基中沉降分布规律对比分析62-63
• 4.2.2 地基应力分布规律对比分析63-67
• 4.2.3 高韧性混凝土垫层应力分析67-68
• 4.3 高韧性混凝土垫层路堤的合理桩间距研究68-77
• 4.3.1 不同桩间距方案设计69-70
• 4.3.2 五种方案沉降分布规律分析70-71
• 4.3.3 五种设计方案路堤中应力分布规律分析71-77
• 4.4 本章小结77-78
• 5 结论与展望78-80
• 5.1 本文结论78
• 5.2 工作展望78-80
• 参考文献80-86
• 作者简历及发表文章情况86

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本文编号：601363