拱形预制块骨架护坡结构试验研究及数值分析

摘要

随着混凝土结构预制技术的逐渐成熟，预制构件被广泛应用于土木工程中，其中运用于高速公路路基边坡防护与排水工程的小型预制构件尤为突出。骨架护坡结构根据形状不同，可分为拱形、方形、人字形等，其中拱形骨架护坡结构因其受力特性好、经济实用、外形美观等优点，深受欢迎。为了深入了解拱形骨架护坡结构的应用特征，寻求力学性能好、耐久性好的拱形骨架护坡结构，本文依托株洲市在建的垄茶高速路段边坡为工程背景，从力学角度对拱形骨架护坡结构进行全面研究。
　　首先，本文通过对国内外文献的调研，分析了拱形骨架护坡结构的破坏机理，并对相关材料本身及不同材料之间的力学参数进行了试验，提出了相关力学参数的强度标准限值。
　　其次，论文通过室内模型试验、工程试验段监测试验、数值模拟分析等手段，对拱形骨架护坡结构的力学响应规律展开了全面研究，从力学角度分析了拱形骨架护坡结构的优劣，主要内容包括：
　　（1）本文修建了三种比例为1:4的拱形骨架护坡结构室内模型，通过模型加载试验，分析了不同拱形骨架护坡结构在关键点位的力学响应规律，研究可得浆砌片石基础拱形扣缝预制块骨架护坡结构最优。
　　（2）本文修建了四种拱形骨架护坡结构实体工程试验段，通过监测应力与位移，分析了不同拱形骨架护坡结构在关键点位的应力位移变化规律，研究可得浆砌片石基础拱形扣缝预制块骨架护坡结构最优。
　　（3）利用 ANSYS软件构建四种拱形骨架护坡结构数值模型，通过数值模型加载分析，研究了不同拱形骨架护坡结构在关键点位的力学响应规律，研究可得浆砌片石基础拱形扣缝预制块骨架护坡结构最优。
　　通过室内模型试验、工程试验段监测试验、数值模拟分析等综合分析表明，浆砌片石基础拱形扣缝预制块骨架护坡结构力学性能最优，值得在边坡防护工程中推广应用。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的研究内容与研究方法

第二章 骨架护坡结构破坏机理及参数标准

2.1骨架护坡结构破坏机理

2.2骨架护坡结构材料强度试验

2.3本章小结

第三章 拱形骨架护坡结构模型加载试验研究

3.1模型试验方案设计

3.2不同形式骨架护坡结构方案应变对比分析

3.3不同骨架形式边坡防护方案位移及应变对比分析

3.4本章小结

第四章 拱形骨架护坡结构试验段监测研究

4.1拱形骨架预制块构件尺寸设计

4.2试验段监测方案

4.3试验段监测应力与位移变化规律分析

4.4不同骨架形式护坡结构方案对比分析

4.5不同基础形式护坡结构方案对比分析

4.6本章小结

第五章 拱形骨架护坡结构数值模拟分析

5.1引言

5.2本构模型及物理力学指标

5.3拱形骨架边坡防护有限元建模

5.4拱形骨架护坡结构数值分析

5.5室内模型试验-试验段监测-数值模拟综合分析

5.6本章小结

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附录 A