泡沫轻质土路堤扶壁式挡土墙受力及变形特性研究

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1、分类号:TU473.210710-2015221075专业硕士学位论文泡沫轻质土路堤扶壁式挡土墙受力及变形特性研究黎鸣导师姓名职称杜秦文副教授李刚教授级高级工程师专业学位类别申请学位类别硕士建筑与土木工程及领域名称论文提交日期2018年4月16日论文答辩日期2018年5月12日学位授予单位长安大学StudyonStressandDeformationCharacteristicsofRetainingWallonFoamyLightSoilEmbankmentAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LimingSu

2、pervisor：AssociateProf.DuQinwenProf.LiGangChang’anUniversity，Xi’an，China摘要随着交通基础设施的大规模发展，扶壁式挡土墙因其具有构造简单、施工方便及自重轻等特点，在支挡结构中得到了普遍的应用。目前对于墙身较高，墙后填土为普通填土和泡沫轻质土的扶壁式挡土墙，受到墙后层状填土、扶肋尺寸、踵板宽度、扶肋间距等多因素的共同影响，导致挡墙受力及变形机理尚不明确，无法有效地指导工程实践。因此，采用室内模型试验、数值分析及理论分析等相结合的手段，对层状泡沫轻质土路堤扶壁式挡土墙受力及变形特性进行研究，更好掌握其

3、工程特性具有重要的意义。论文的主要研究成果如下：1、本文依托广佛江快速通道江门段工程一标段，结合土工相似理论与模型实验，参考公路土工试验规程及相关研究中所采用的试验仪器，自主设计了大比例室内模型试验系统。2、从超载、泡沫轻质土密度和换填深度三个方面分析层状泡沫轻质土下扶壁式挡土墙的受力及变形特性，提出了层状泡沫轻质土作用下挡墙土压力分布形式，同时得到了不同工况下挡墙位移变化规律。通过回归分析，得到各因素影响下挡墙土压力合力大小及其作用点位置的回归方程，确定了墙背泡沫轻质土合适的换填高度；利用极差分析法，得到综合作用下各影响因素对挡墙受力及变形特性影响程度的主次关系。

4、3、基于室内模型试验，结合数值模拟方法，建立三维有限元模型，揭示了不同超载下墙背土压力及挡墙位移沿墙高的变化规律，并与模型试验结果对比分析，验证有限元模型的有效性和合理性，同时进一步研究了地基土弹性模量、填土黏聚力和内摩擦角对挡墙受力及变形的影响。结果表明：在实际工程挡墙选型时，扶壁式挡土墙对地基材料的选择要优于重力式及其他挡墙；改变上、下层填土黏聚力和内摩擦角对各自土层的土压力分布影响较大，对其他土层影响较小，并且建议墙后填筑材料的摩擦角应不大于25°。4、在已有研究成果的基础之上，针对现有层状土压力计算方法存在的不足，综合考虑墙背倾角、墙土之间的黏着力和摩擦角等

5、因素，提出了层状填土主动土压力计算公式，且该公式可以成功退化到单层填土的土压力计算公式。与已有的研究成果和模型试验结果进行对比，结果表明：本文计算方法是合理可靠的，同时该公式适用较为复杂条件下黏性土又适用无黏性土的土压力计算。关键词：泡沫轻质土，扶壁式挡土墙，模型试验，有限元，受力特性，变形特性IAbstractWiththelarge-scaledevelopmentoftransportationinfrastructure,becauseofitssimplestructure,convenientconstructionandlightweight,theb

6、uttressretainingwallhasbeenwidelyusedinretainingstructures.Atpresent,fortheretainingwallwithatallwallandawallfilledwithlaminarfoamlightweightsoil,itiscommontomanyfactorssuchasthedensityofthefoamedlightweightsoil,thegeometryoftheribs,thewidthofthefascia,andthespacingbetweenthebuttresses

7、.Theimpact,resultingintheretainingwallanddeformationmechanismisnotyetclear.Therefore,usingthecombinationofindoormodeltests,numericalanalysisandtheoreticalanalysis,itisimportanttostudythestressanddeformationcharacteristicsofthebuttressretainingwallonlayeredfoamlightweightsoilembankmen