【博士】加筋土路基與樁柱式路基力學行為的研究【2007】

內(nèi)容簡介

　　學科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：同濟大學　　學位年度： 2007年　　近年來隨著我國交通設施基礎建設的蓬勃發(fā)展，對道路路基結(jié)構的穩(wěn)定與變形控制標準提出了更為苛刻的要求，作為一類新型結(jié)構性路基，加筋土路基(Geosynthetic Reinforced Embankment，GRE)與樁柱式路基(Pile．Colum．SupportedEmbankment，PCSE)因具有諸多優(yōu)點而日益受到重視。對于加筋土路基，筋材為水平向柔性增強體，對于樁柱式路基，樁柱為豎直向剛性增強體，筋材為水平向柔性增強體，但加筋土路基與樁柱式路基的力學行為、工作機理的理論分析尚欠深入?！　”緢蟾嬖谥袊┦亢罂茖W基金的資助下(項目名稱：樁柱式路基力學行為與設計方法的研究，項目編號：20060390654)，借助現(xiàn)代高性能土工數(shù)值模擬軟件，對加筋土路基與樁柱式路基的力學行為、工作機理進行了深入探討，主要研究內(nèi)容包括：　　(1)系統(tǒng)調(diào)研國內(nèi)外相關文獻，包括專著、連續(xù)出版物(期刊論文)、學術會議、技術標準(技術規(guī)范、設計指南等)、學位論文等，并進行實體工程考察，提出結(jié)構性路基的理念，全面分析樁柱式路基的各構造及相互關系，對樁柱式路基進行準確定義與分類，并評述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及進展?！　?2)系統(tǒng)歸納、整理、介紹國內(nèi)外主流的可直接進行土體加筋數(shù)值模擬分析軟件的特色，并以加筋土路基為算例，比較Plaxis，Plaxis 3D Tunnel，Phase2，F(xiàn)LAC3D等軟件。　　(3)鑒于路基邊坡穩(wěn)定性是路基工程設計的前提，闡述剪切強度折減法的基本原理，系統(tǒng)歸納、整理、介紹國內(nèi)外主流的已內(nèi)嵌強度折減法可直接進行邊坡穩(wěn)定性分析的商用數(shù)值模擬軟件的特色，并以單一均質(zhì)土坡、含薄層軟弱夾層的土坡、加筋土坡及考慮地下水的土坡等四個典型算例比較FLAC／SLOPE，Phase2，Plaxis等不同軟件的計算成果，進而以斜坡軟弱地基路堤穩(wěn)定性為工程算例，運用Plaxis、FLAC3D、Phase2等軟件，闡述強度折減法的實際工程應用?！　?4)以加拿大巖土工程專業(yè)有限元程序Phase2 V6．0為研究平臺，建立真實反映加筋土路基力學行為的精細數(shù)值分析模型，運用剪切強度折減法，分析加筋土路基的穩(wěn)定性，比較加筋土路基與素土路基穩(wěn)定性的差異，就筋材拉伸模量、鋪設位置等對穩(wěn)定性的影響進行參數(shù)敏感性分析。　　(5)基于荷蘭土工有限元軟件Plaxis V8．2，建立軟土地區(qū)加筋土路基大變形固結(jié)有限元精細數(shù)值分析模型，考慮更新網(wǎng)格和更新水壓，比較大變形固結(jié)有限元和小變形固結(jié)有限元分析的結(jié)果，利用剪切強度折減法，探討施工全過程及工后加筋土路基的穩(wěn)定性及潛在滑動面性態(tài)的演變?！　?6)應用動力彈塑性有限元法，基于荷蘭土工有限元軟件Plaxis V8．2，建立地震作用下加筋土路基的精細數(shù)值分析模型，研究各種設計參數(shù)對加筋土路基動力響應的影響，全過程研究加筋土路基受橫向地震作用的力學性狀，討論筋、土界面接觸性能、筋材軸向剛度、鋪設位置及鋪設方式對動力響應的影響，對比加筋土路基靜、動力破壞模式，并提出相應的工程對策?！　?7)以美國快速拉格朗日有限差分法程序FLAC2D V5．0為平臺，建立軟土地區(qū)樁柱式路基的精細數(shù)值分析模型，分別用樁單元、繩索單元模擬樁柱、筋材，全過程模擬樁柱、筋材的施加及路堤的分步分層填筑，獲得樁柱式路基的沉降、側(cè)移、孔壓與穩(wěn)定特性，及樁柱、筋材的內(nèi)力分布，比較樁柱式路基與傳統(tǒng)土石方路基的特點，就樁柱、筋材、路堤與地基等設計參數(shù)對路基沉降和地基側(cè)移的影響進行敏感性分析，進而對其力學行為進行綜合探討?！　?

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