基于蠕變效應(yīng)的加筋路堤變形特性有限元分析.pdf

1、土工織物因其具有抗拉強(qiáng)度高、變形模量大、重量輕、透水性好和耐腐蝕等特點(diǎn)在道路、水利、巖土等工程領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)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(guò)蠕變冪率模型表示其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系；巖土材料在與時(shí)間相關(guān)的荷載作用下，不僅體現(xiàn)其流變特性，在一定應(yīng)力條件下會(huì)產(chǎn)生塑性變形。該類巖土材料的本構(gòu)關(guān)系可用黏彈-黏塑性或黏彈-塑性等模型來(lái)描述。該模型在考慮材料流變特性的同時(shí)，兼顧了材料塑性特性，且塑性參數(shù)由常規(guī)試驗(yàn)即可確定。本

2、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(lái)表示其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)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：
　?。?）對(duì)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(jìn)行黏彈性計(jì)算，無(wú)法與塑性模型耦合；若進(jìn)行黏彈-塑性分析，只能采用冪率關(guān)系的蠕變模型。本文針對(duì)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，

3、應(yīng)用黏彈性積分型本構(gòu)關(guān)系的增量疊加算法，將黏彈性問(wèn)題在每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)線性化后與塑性本構(gòu)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(shí)現(xiàn)顯示計(jì)算，給出了嚴(yán)格的黏彈-塑性模型的數(shù)值計(jì)算方法，并導(dǎo)出材料的一致切向矩陣，最后通過(guò)ABAQUS軟件中所提供的UMAT材料子程序完成計(jì)算。
　?。?）土工織物的作用，主要通過(guò)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(yàn)研究，土工織物與土體的摩阻力和其相對(duì)剪切位移呈非線性特征，

4、其本構(gòu)關(guān)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(shí)現(xiàn)。
　?。?）在有限元分析過(guò)程中，采用兩種模型進(jìn)行對(duì)比分析：不考慮土體和土工織物的流變效應(yīng)；考慮土體的流變和筋材的蠕變特性，分析長(zhǎng)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(jì)算結(jié)果表明，對(duì)于長(zhǎng)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(zhǎng)期荷