土工格栅加筋土挡墙长期性能非线性有限元分析

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加筋土挡墙因施工简单、造价低、美观、对地基变形适应性大等多方面的优点而得到广泛重视和推广应用。然而,目前对加筋土挡墙长期性能方面的认识研究却落后于工程实际,影响加筋技术的发展。因此,开展土工格栅加筋土挡墙的长期工作特性研究具有现实和工程的意义。本文以南昌至宁都高速公路项目为依托,采用试验和数值分析相结合的方法,通过紫外线加速老化试验和室内蠕变试验,研究高密度聚乙烯土工格栅的蠕变特性及其老化后的蠕变特性,并建立了土工格栅的粘弹性本构模型。对实际工程中所用的碎石土填料进行不同应力水平蠕变试验和直剪试验,建立了碎石土的粘弹塑性本构模型。在此基础上,采用非线性有限单元法,对某一土工格栅加筋土挡墙长期性能及其影响因素进行了理论分析,并进一步分析了加筋土挡墙破坏形式。研究结果表明:(1)面板侧向位移和格栅应变沿墙高呈现先增加后减小的非线性变化规律。每层格栅的应变沿长度方向呈现先增大后减小的变化规律,底部格栅应变最大值在离面板较近的地方,格栅应变最大值位置随着格栅层位的增高而逐渐远离面板。填土表面的沉降沿填土宽度方向呈现先增大后减小、最后趋于稳定的规律,最大沉降区域位于非加筋区域。墙后土压力沿墙深呈现先增大后减小再增大的变化规律,最大水平土压力位于下部区域。层间剪应力和竖向土压力随格栅层位不同而表现出不同的规律。(2)填土、格栅的蠕变特性导致面板侧向位移、竖向位移、格栅应变、土压力、层间剪应力增大,也会使填土压力、层间剪应力等产生应力松弛现象。格栅老化会使挡墙流变性进一步增大。(3)挡墙稳定性能随填料内摩擦角和粘聚力的增加而增强,内摩擦角增大对改善墙体稳定性能更为显著。随着加筋间距的减小及加筋长度的增大,墙体整体稳定性能增强。(4)加筋土挡墙的潜在局部破裂面与整体破裂面均呈锯齿形分布形式。
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