多層土工合成材料加筋路基沉降的數(shù)值分析.pdf

1、土工合成材料作為一種新型的巖土工程材料，已廣泛應(yīng)用于各個(gè)工程領(lǐng)域。目前對(duì)于土工合成材料加筋路基的理論研究與工程實(shí)踐比相對(duì)滯后，如對(duì)加筋路基的沉降變形分析中，荷載在路基和地基中的傳遞擴(kuò)散作用常常被忽略，且較少考慮筋材抗彎剛度及筋土界面軟化-位移方面性質(zhì)，導(dǎo)致理論計(jì)算結(jié)果與工程實(shí)際相差較大，限制了土工合成加筋材料的應(yīng)用。
　　本文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）利用Ansys軟件，建立了多層加筋路基平面應(yīng)變模型，研究了路基的

2、沉降變形。
　?。?）采用Yin的基本假設(shè)和變形協(xié)調(diào)關(guān)系，并將軟土地基簡(jiǎn)化為winkler彈簧，建立了一維加筋路基沉降變形微分方程。利用Mathematica符號(hào)解法，對(duì)方程進(jìn)行了求解。
　?。?）通過(guò)算例，將Mathematica符號(hào)解法計(jì)算結(jié)果與退化至單層加筋的有限元解進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了符號(hào)解與有限元解的一致性。在有限元模擬中，研究了路基沉降變形特性，并進(jìn)行了參數(shù)分析，結(jié)果表明，當(dāng)路基填料彈性模量小于40MPa，筋材彈性模

3、量小于20MPa時(shí)，兩者對(duì)路基沉降的影響相對(duì)顯著；而大于上述值時(shí)，影響會(huì)變得越來(lái)越有限。在實(shí)際工程運(yùn)用中，可根據(jù)需要，應(yīng)控制路基彈性模量和筋材模量在上述合理范圍內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效果。在軟土地基上，鋪設(shè)土工合成加筋材料，加筋效果更為明顯。
　?。?）以模型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用Ansys軟件，分別建立了樁承式加筋路基的平面應(yīng)變模型和軸對(duì)稱三維模型。平面模型中，樁體和樁間土采用不同彈性常數(shù)的彈簧單元模擬，大大減少了計(jì)算單元的數(shù)量；軸

4、對(duì)稱模型選取了中心樁及相鄰樁間土四分之一部分建模。計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比表明，兩者之間具有良好的一致性。
　?。?）基于兩種樁承式加筋路基模型，考察了路基頂面和樁頂平面位置沉降變形特性，并分析了各參數(shù)對(duì)路基沉降的影響，為樁承式加筋路基的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了參考。參數(shù)分析表明，加筋層數(shù)對(duì)路基沉降變形影響不足1％，不建議采用增加層數(shù)的方法來(lái)控制路基沉降；樁反力系數(shù)在100kN/m3左右時(shí)可以取得最好的加筋效果；筋材的高度對(duì)路基沉降變形也有