土工格栅与土体相互作用的数值模拟及其工程应用

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1、西南交通大学硕士学位论文土工格栅与土体相互作用的数值模拟及其工程应用姓名：陆瑞年申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：毛坚强20050601西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要目前，土工格栅已广泛应用于土体的加固，但对其作用机理的理论研究远落后于其实际的工程应用。在各种研究手段中，有限元法是其中常用的一种。但在土工格栅加筋土结构的有限元分析中，尚存在很多问题需要解决。本论文的目的就是对土工格栅加筋土结构有限元法进行研究和探讨，并建立合理的计算模型及相应的计算方法。论文中，首先对目前普遍应用的几种有限元计算模型进行总结和分析，指出其优、缺

2、点，为本论文计算模型的建立奠定基础。在上述工作的基础上，建立了二维四结点、八节点模型模拟土工格栅，可较好地反映其变形受力特点。基于上述理论，研制了相应的三维有限元计算程序，并通过算例验证了其正确性。研究结果表明，对加筋土结构来说，填土的计算模型应能够很好地反映出土的非线性性质，这对计算分析的成败有重要的影响。本文采用了Duncan．Chang模型模拟填土，取得了良好的效果。上述工作完成后，应用本文建立的计算模型和方法对一高速公路土工格栅加筋路基进行了计算分析，结果表明：对离心模型试验的模拟计算结果与试验结果较为吻合；而对实际路基的计算表明，加筋

3、对改善路基的受力状况，降低路基的沉降具有明显的作用。在论文的最后，简要地分析和讨论本文计算模型与计算方法中尚待改进的一些问题。关键词三维；有限元：膜单元：土工格栅；Duncan．Chang模型堕耍奎望查兰堡主塑壅竺兰鱼笙塞笙!!蔓ABSTRACTSofar，thegeogridhasbeenwidelyappliedinthereinforcementofsoll，butthestudiesonthemechanismofgeogridfarlyIeavesbehinditsapplication，Variousmethodswereemplo

4、yedtoinvestigatetheproblemandthefiniteelementmethodiSoneofthem．However，thereexsitsomedifficultiesintheSimulati013ofthesoil-．geogridinteractionwithFEM．Therefore，theaimofthiSthesiSiStodevelopaappropriatemodeltoSimulatetheSOil—geogridinteraction．Atfirst．thepresentcomputationalm

5、odelStodealWiththereinforcedSOilaresummarizedandalialysed．Thentheat]thorbuildatwo．dimensionalfour—nodeandeight．nodeelementtoSimulatethegeogrid．Thesemodelseanreflecttheprincipalcharactersofthemechanicalbehaviorsofgeogrid．BasedOiltheforementionedmodeiSofgeogrid，theauthorprogra

6、msthecorresponding3-DFEMprogram．TwoSimpleexampleswerecomputedtovetifYthevaliditYofthemethodandthepreciSionofthemodel．AlSO，theresultrevealtheimportance0ftheemploymentofnonlinearelasticmodelfortheSOil．InthethesiS，Duncan—ChangmodelwasappliedtoSimulatetheSOilandtheresultindicare

7、thatitiSsucceSSful．Furthermore，thegeogrid—reinforcedsubgradeofaexpresswaywascomputed．ThecomputationalresultShowgoodagreementWiththeresultofthecentrifugalmodeIteSt．Moreover，thecomputationalresultoftheprototypesubgradeindicatethatthegeogridcanimprovethemechaliicalbehaviorsofSu

8、bgradeanddecreaseitSsettlement．Intheend，someunsolvedproblemsinthemodelandme