低等级公路新型廉价支挡结构物开发

论文摘要

县乡公路连接着国道、省道、干线公路,是沟通城乡物资、经济、技术及文化交流的桥梁和纽带。建设高质量的县乡公路对推动农村经济发展,实现广大人民群众脱贫致富奔小康具有重要的意义。而支挡结构在很大程度上影响着公路的长期稳定及工程造价,传统的重力式挡土墙或衡重式挡土墙由于其圬工量大、造价高、占地多、施工不便等诸多弊病已无法适应县乡公路建设的需要。因此,为县乡公路提供一种造价低廉、适用性强、施工简便的支挡结构形式势在必行。针对这一问题,综合现有支挡结构形式,本文选用了两种具有较大技术经济优势的支挡结构—加筋土挡土墙和加筋格宾挡土墙,并为了使其更好适应低等级公路建设,对其结构进行了优化设计,并进行了受力变形等方面的研究。本文以云南普洱市小碧公路路肩式加筋土支挡结构形式为依据,通过运用ANSYS软件对加筋土挡土墙和加筋格宾挡墙的破裂面产生发展过程、变形特性、不同填土性质对支挡结构变形的作用规律进行了模拟分析和计算,并结合岩土工程软件Plaxis的计算结果对其进行了验证。并通过近年来国内外加筋土工程实例对两种加筋土支挡结构进行了深入地技术经济评价,主要研究成果如下:1、两种加筋土支挡结构的破裂面均不同于传统的0.3H型和朗金-库伦简化破裂面,加筋土挡土墙的破裂面产生于挡墙底部,并在加筋体内呈对数螺旋线式向上发展,而加筋格宾挡墙的破裂面则发生发展于加筋体外的筋带末端附近,说明相比于加筋土挡墙,加筋格宾应加强外部稳定验算;2、通过有限元强度折减计算,发现加筋土挡墙和加筋格宾挡墙的水平位移分布均与传统土压力作用模式有较大差别,墙体中下部土压力较大,呈“两头下,中间大”的分布趋势,同时,加筋对降低土体沉降作用并不理想,需在实际工程中做好预防措施;3、较大的填土弹性模量、粘聚力及内摩擦角对加筋土结构起稳定作用,但相比于弹性模量、粘聚力,填土内摩擦角对挡墙变形的影响作用更大,在今后的加筋土工程中,为达到既稳定又经济的目标,应主要考察作为填料土体的内摩擦角,适当满足粘聚力和弹性模量要求;4、相比于低等级公路中常用的重力式挡土前和衡重式挡土墙,加筋土挡土墙和加筋格宾具有压倒性的技术经济优势,其力学性能更好,施工简便、速度快,对施工人员的技术要求低,质量易于控制,生态环保,造价低廉。同时,在保证稳定的前提下,通过对布筋方式的优化,使加筋土支挡结构较之以往更具稳定性和经济性,节省筋带用量,从而节约工程投资。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状及进展
• 1.2.1 加筋挡土墙国内外研究现状
• 1.2.2 石笼挡土墙国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 加筋土挡墙的作用机理与设计计算
• 2.1 加筋土挡墙的结构与特点
• 2.1.1 加筋土挡墙的结构
• 2.1.2 加筋土挡墙的特点
• 2.2 加筋土挡墙的加筋机理
• 2.2.1 摩擦加筋原理
• 2.2.2 准粘聚力原理
• 2.2.3 其他理论假设
• 2.3 加筋土挡墙的稳定性分析与设计计算
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 筋带拉力计算
• 2.3.3 抗拔稳定计算
• 2.3.4 加筋材料计算
• 2.4 本章小结
• 第三章 加筋土挡墙的有限元分析
• 3.1 概述
• 3.2 有限元计算理论及分析
• 3.2.1 平面等参单元分析
• 3.2.2 接触单元
• 3.3 基于ANSYS 的加筋土挡墙的有限元分析
• 3.3.1 模型建立及网格划分
• 3.3.3 有限元计算判断失稳的标准
• 3.3.4 有限元计算结果分析
• 3.4 基于岩土工程软件Plaxis 的对比分析
• 3.4.1 Plaxis 软件简介
• 3.4.2 基于 Plaxis 程序的加筋土挡墙的有限元分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 加筋格宾挡土墙结构性能研究
• 4.1 概述
• 4.2 加筋格宾挡土墙的结构特点及设计计算
• 4.2.1 加筋格宾挡土墙的结构特点分析
• 4.2.2 加筋格宾挡土墙设计计算方法
• 4.3 加筋格宾挡土墙的有限元计算
• 4.3.1 有限元计算理论及分析
• 4.3.2 基于ANSYS 的加筋格宾挡土墙有限元分析
• 4.3.3 基于Plaxis 有限元软件的结果对比分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 新型支挡结构技术经济评价
• 5.1 概述
• 5.2 加筋支挡结构与传统支挡结构的技术经济比较
• 5.2.1 加筋土挡土墙与传统支挡结构的技术经济比较
• 5.2.2 加筋格宾挡土墙与传统支挡结构的技术经济比较
• 5.3 加筋支挡结构内部技术经济比较
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及所取得的科研成果