浅谈加筋土挡墙的弹塑性分析及性状研究

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1、天津大学硕士学位论文加筋土挡墙的弹塑性分析及性状研究姓名：吕文良申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：闫澍旺2001.12.1摘要加筋土挡墙主要是由填料、筋材、面板和地基组成的，是一个各组成部分相互影响，相互作用的综合受力体，每一部分发生微小的变化，都可能会对加筋土挡墙的性状产生很大的影响。但是，目前人们对土工合成材料的认识还十分有限，理论的滞后又限制了土工合成材料在工程中的应用。为了深入了解加筋土挡墙的作用机理，完善加筋土挡墙的设计理论和揭示加筋土挡墙的工作性状，本文应用塑性有限元分析法对加筋土挡墙作了深入的研究。1)在试验和理论分析的基础上，分析加筋

2、土的作用机理，将其归结为摩擦加筋原理、准粘聚力原理和具有特殊性的土工格栅加筋原理。(2)编制和完善了具有广泛适用性的弹塑性有限元程序，应用于加筋土挡墙工程的设计计算、性状分析及工后较核与监测。该程序可用于平面应变、平面应力和轴对称问题的非线性分析，可模拟加筋土挡墙的填筑过程。土体单元采用Mohr-Coulomb模型来模拟；在筋材和面板的分析中，采用独创性的等效弹簧理论，把它们等效成弹簧作用于相应位置的土体单元节点上，使实际的有限元计算不出现筋材单元和面板单元，大大减少了单元总数。实践证明，该方法能很好的模拟加筋土挡墙各部分的相互作用，理论分析与挡墙实际工作状

3、况吻合较好。(3)通过对比分析的方法，研究了素土挡墙和加筋土挡墙的应力状态、位移状态，以及具体的面板侧向位移、地基顶面沉降、墙体顶面沉降和面板背土压力，给出了合理的解释。结果表明，挡墙加筋后能起到很好的加筋和加固作用。土工织物的设置改变了土体原有的物质各向同性粒体状态，使土体与土工织物相互约束而成为一个整体，结构的变形和应力，尤其是水平方向的变形和应力进行重新分配，于是挡墙的许多工作状态得到改善。加筋能有效地降低应力水平，减小土体的水平位移和竖向位移，使挡墙的极限填筑高度得到增加。(4)通过对比分析的方法，研究了加筋土挡墙的性状及其影响因素。从填料、筋材、面

4、板、地基几个方面分析了它们对面板侧向位移、墙体顶面沉降和面板背上土压力的影响，总结出加筋土挡墙的性状规律及其影响因素，并给出了合理的解释。另外，还对筋材的内力及分布规律作了探讨性的工作。结果表明，影响加【关键词】：加筋土挡墙；弹塑性理论；非线性有限元；加筋机理：挡墙性状批盼吠ABSTRACTReinforcedsoilretainingwail，whichmainlyconsistsofbackfill，reforcement，facingandfoundation，isasophisticatedsolid，andeverycompositionaffec

5、tsandactseachother．Ifoneofthecompositionslightlyvaries．thepropertiesofretainingwallaredifferedgreatly．However，atthepresenttheacknowlegeongeo-syntheticsisverylimitedfor,ontheotherhand，thelaggingoftheoryaffectstheapplicationinengineering．Inordertounderstandtheactionmechanism，prefectt

6、hedesigntheoryandrevealtheworkingcharacterofreinforcedsoilretainingwall，thewallisstudiedthoroughlyapplyingwithelastoplasticanalysisandfiniteelementmethodinthisPaper·(1)Onthebasisofmodeltestandtheoreticalanalysis，thispaperdrawstheactionmechanismofreinforcedsoil．111ereinforcedmechani

7、smcomesdowntofrictionalreinforcedprinciple，pseudo·cohensionconceptandreinforcedprincipleofgeogrids．(2)Aelastoplasticfiniteelementprogram，whichhasextensiveapplication，isproposedandperfected，anditcanbeusedtothedesign，calculation,analysisofproperties，proofandsupervisionafterengineerin

8、gofreinforcedsoilretaining