新型装配生态重力式挡土墙应力与剪切性能的数值模拟

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随着当今社会经济的迅猛发展,传统挡土墙已经越来越满足不了人们对于工程建设的严格标准。发展一种新型挡土墙已经是当今社会工程建设的一种必然趋势。本文提出了一种新型装配重力式生态挡土墙,与传统挡土墙相比,其具有施工速度快、经济效益高、方便拆卸、生态环保、工程质量高等优势,如果能将其投入实际工程中,将产生巨大的经济收益并符合我国生态环保的理念。由于传统的重力式挡土墙特别是浆砌片石挡土墙内部材料的非均匀性,在外界环境发生变化时,其墙体应力的分布和抗剪强度是否满足要求是复杂且未知的,少有人研究。本文提出的新型挡土墙由于其材料的均匀性,使其内部应力研究成为可能。本文基于挡土墙的抗剪强度试验和渗流对挡土墙水平应力影响试验两个试验,建立了砌块剪切模型、渗流作用下应力变化模型和工程实体模型。具体工作内容和成果如下:(1)查阅国内外相关文献资料,了解CDP模型、土体流固耦合模型和采用强度折减法的边坡模型的建模理论依据。提出建模的具体方法。(2)采用CDP模型对混凝土砌块的抗剪强度进行模拟,采用模型试验进行对比验证。在模拟中,试块的抗剪强度随凸榫数量成正比例增长。随竖向压力增大,其抗剪强度也随之增大,且呈现较为规律的线性变化。(3)通过试验与模拟,获得了不同榫卯结构下的抗剪强度公式。(4)采用流固耦合的数值模型和模型试验研究渗流作用下挡土墙的水平应力的变化。结果表明:位于挡土墙下部的排水通道对墙体应力的影响大于挡土墙上部的排水通道。墙体排水性能良好,应力分布均匀,不会产生应力集中的现象,有利于挡土墙的稳定性和耐久性的发展。(5)通过对新型挡土墙抗剪性能的模拟验证,结果表明墙体所受的剪切力远远小于混凝土砌块的抗剪承载力,满足抗剪强度的要求。(6)提出了一种计算新型装配生态重力式挡土墙最优尺寸的方法。应用此方法对直立式、仰斜式和俯斜式挡土墙的最优尺寸进行了计算。并对直立式挡土墙抗剪性能的进行了模拟验证,表明优化后的墙型及尺寸均能满足抗剪性能的要求。证明优化后的尺寸合理。
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