【博士】加筋土路基与桩柱式路基力学行为的研究【2007】

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内容简介

　　学科专业：道路与铁道工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：同济大学　　学位年度： 2007年　　近年来随着我国交通设施基础建设的蓬勃发展，对道路路基结构的稳定与变形控制标准提出了更为苛刻的要求，作为一类新型结构性路基，加筋土路基(Geosynthetic Reinforced Embankment，GRE)与桩柱式路基(Pile．Colum．SupportedEmbankment，PCSE)因具有诸多优点而日益受到重视。对于加筋土路基，筋材为水平向柔性增强体，对于桩柱式路基，桩柱为竖直向刚性增强体，筋材为水平向柔性增强体，但加筋土路基与桩柱式路基的力学行为、工作机理的理论分析尚欠深入。　　本报告在中国博士后科学基金的资助下(项目名称：桩柱式路基力学行为与设计方法的研究，项目编号：20060390654)，借助现代高性能土工数值模拟软件，对加筋土路基与桩柱式路基的力学行为、工作机理进行了深入探讨，主要研究内容包括：　　(1)系统调研国内外相关文献，包括专著、连续出版物(期刊论文)、学术会议、技术标准(技术规范、设计指南等)、学位论文等，并进行实体工程考察，提出结构性路基的理念，全面分析桩柱式路基的各构造及相互关系，对桩柱式路基进行准确定义与分类，并评述国内外研究现状及进展。　　(2)系统归纳、整理、介绍国内外主流的可直接进行土体加筋数值模拟分析软件的特色，并以加筋土路基为算例，比较Plaxis，Plaxis 3D Tunnel，Phase2，FLAC3D等软件。　　(3)鉴于路基边坡稳定性是路基工程设计的前提，阐述剪切强度折减法的基本原理，系统归纳、整理、介绍国内外主流的已内嵌强度折减法可直接进行边坡稳定性分析的商用数值模拟软件的特色，并以单一均质土坡、含薄层软弱夹层的土坡、加筋土坡及考虑地下水的土坡等四个典型算例比较FLAC／SLOPE，Phase2，Plaxis等不同软件的计算成果，进而以斜坡软弱地基路堤稳定性为工程算例，运用Plaxis、FLAC3D、Phase2等软件，阐述强度折减法的实际工程应用。　　(4)以加拿大岩土工程专业有限元程序Phase2 V6．0为研究平台，建立真实反映加筋土路基力学行为的精细数值分析模型，运用剪切强度折减法，分析加筋土路基的稳定性，比较加筋土路基与素土路基稳定性的差异，就筋材拉伸模量、铺设位置等对稳定性的影响进行参数敏感性分析。　　(5)基于荷兰土工有限元软件Plaxis V8．2，建立软土地区加筋土路基大变形固结有限元精细数值分析模型，考虑更新网格和更新水压，比较大变形固结有限元和小变形固结有限元分析的结果，利用剪切强度折减法，探讨施工全过程及工后加筋土路基的稳定性及潜在滑动面性态的演变。　　(6)应用动力弹塑性有限元法，基于荷兰土工有限元软件Plaxis V8．2，建立地震作用下加筋土路基的精细数值分析模型，研究各种设计参数对加筋土路基动力响应的影响，全过程研究加筋土路基受横向地震作用的力学性状，讨论筋、土界面接触性能、筋材轴向刚度、铺设位置及铺设方式对动力响应的影响，对比加筋土路基静、动力破坏模式，并提出相应的工程对策。　　(7)以美国快速拉格朗日有限差分法程序FLAC2D V5．0为平台，建立软土地区桩柱式路基的精细数值分析模型，分别用桩单元、绳索单元模拟桩柱、筋材，全过程模拟桩柱、筋材的施加及路堤的分步分层填筑，获得桩柱式路基的沉降、侧移、孔压与稳定特性，及桩柱、筋材的内力分布，比较桩柱式路基与传统土石方路基的特点，就桩柱、筋材、路堤与地基等设计参数对路基沉降和地基侧移的影响进行敏感性分析，进而对其力学行为进行综合探讨。　　

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