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本文提出了一种在路堤的中上部铺设筋材控制路堤破坏滑移面的方法。当路堤失稳破坏时,在筋材加固作用下路堤的滑移面被控制在加筋范围以外,即使路堤受到外界的强作用力,路堤仅在局部产生滑移破坏,上部路堤的变形和稳定性仍能控制,使得路堤的使用性能仍可得到一定的保证。根据振动台试验中对加筋路堤在振动荷载作用下的路面沉降、坡面变形、筋材形变、路堤内部土压力等监测数据的收集,对比分析了局部加筋路堤的动力响应特性。使用有线差分软件FLAC3D对振动台试验的工况进行数值模拟,从土体的非线性应力-应变特性出发,验证了本文提出的局部加筋路堤的合理性。同时根据土体在动力作用下的动应力-应变特性,本文提出了一种适用于加筋路堤的损伤评价模型。为加筋路堤结构优化设计提供了一定的参考依据。本研究主要取得的研究成果如下:
(1)在路堤内加筋可以显著地提高路堤的整体稳定性;对比不同工况下路堤坡面的位移量可知,在路堤内加筋可以降低路堤的坡面位移,而且随着加入筋材层数的增多,坡面的位移量越小;局部加筋路堤在保证路堤结构安全稳定的前提下可以节省一半的筋材用量,而与全断面加筋路堤在抑制坡面位移能力方面减弱的较小。
(2)在路堤内加筋可以显著地降低路堤内的竖向附加应力;对比不同工况下路堤内部的土压力可知,路堤内的竖向附加应力随着加入筋材层数的增多,路堤内的竖向附加应力越小。与全断面加筋路堤相比,局部加筋路堤内部的竖向应力虽较大,但二者相差较小,仍能满足加筋路堤的性能要求。
(3)在路堤内加筋可以降低地震波随着路堤高度增加加速度的放大效应,因此本研究提出的只在路堤上部铺设筋材的局部加筋路堤具有合理性。
(4)使用FLAC3D软件,依托本次加筋路堤的振动台模型试验,将数值模拟的结果与振动台试验结果进行对比,验证了数值模拟的可靠性。进而对各工况下的路堤模型进行分析,结果显示:当采用只在路堤中上部铺设筋材的局部加筋路堤,在振动过程中的最危险滑移面出现在路堤下部未加筋处;局部加筋路堤中筋材受拉相比全断面加筋路堤中筋材的受到的拉力较小,减小程度不大,此现象还可说明采用局部加筋路堤中筋材的铺设方式可减小路堤内土体的应力集中现象,提高了路堤的整体稳定性。
(5)本研究通过对加筋路堤在地震作用下的动力响应行为的分析,提出了一种适用于加筋路堤结构的震后损伤评价指标,并验证了该评价指标的可行性。
(1)在路堤内加筋可以显著地提高路堤的整体稳定性;对比不同工况下路堤坡面的位移量可知,在路堤内加筋可以降低路堤的坡面位移,而且随着加入筋材层数的增多,坡面的位移量越小;局部加筋路堤在保证路堤结构安全稳定的前提下可以节省一半的筋材用量,而与全断面加筋路堤在抑制坡面位移能力方面减弱的较小。
(2)在路堤内加筋可以显著地降低路堤内的竖向附加应力;对比不同工况下路堤内部的土压力可知,路堤内的竖向附加应力随着加入筋材层数的增多,路堤内的竖向附加应力越小。与全断面加筋路堤相比,局部加筋路堤内部的竖向应力虽较大,但二者相差较小,仍能满足加筋路堤的性能要求。
(3)在路堤内加筋可以降低地震波随着路堤高度增加加速度的放大效应,因此本研究提出的只在路堤上部铺设筋材的局部加筋路堤具有合理性。
(4)使用FLAC3D软件,依托本次加筋路堤的振动台模型试验,将数值模拟的结果与振动台试验结果进行对比,验证了数值模拟的可靠性。进而对各工况下的路堤模型进行分析,结果显示:当采用只在路堤中上部铺设筋材的局部加筋路堤,在振动过程中的最危险滑移面出现在路堤下部未加筋处;局部加筋路堤中筋材受拉相比全断面加筋路堤中筋材的受到的拉力较小,减小程度不大,此现象还可说明采用局部加筋路堤中筋材的铺设方式可减小路堤内土体的应力集中现象,提高了路堤的整体稳定性。
(5)本研究通过对加筋路堤在地震作用下的动力响应行为的分析,提出了一种适用于加筋路堤结构的震后损伤评价指标,并验证了该评价指标的可行性。