土巖組合地基上預應力包裹式加筋墊層變形機理研究中文摘要

隨著山區(qū)城鎮(zhèn)建設日益發(fā)展，工程中面臨的不良地質條件越來越普遍。對于山區(qū)土巖組合地基，若處理不當，其不均勻性常引起建筑物開裂、傾斜等問題，給人民生命和物質財產帶來威脅。結合土工合成材料技術，用加筋墊層調整不均勻沉降的處理方法在工程中廣為應用，但對于其處理土巖組合地基的機理研究較少報道。針對山區(qū)土巖組合地基的差異沉降和地基穩(wěn)定性問題，本項目利用大型包裹式加筋土作為加筋墊層，并通過施加預應力的方法來提高加筋墊層的整體抗彎剛度，提出預應力包裹式加筋墊層的地基處理方法。結合縮尺模型試驗及數(shù)值解析方法分別研究包裹材對土體的約束補強能力、預應力對加筋墊層的變形控制作用。通過揭示在長期荷載作用下加筋墊層的變形規(guī)律，并在融合申請人前期研究成果對該復合地基進行變形穩(wěn)定性分析的基礎上，探討預應力加筋墊層的合理設計方法。本項目為預應力加筋土的應用和發(fā)展提供重要參考依據(jù)，對山區(qū)土巖組合地基處理提供新的解決思路。

隨著山區(qū)城鎮(zhèn)建設日益發(fā)展，工程中面臨的不良地質條件越來越普遍。針對山區(qū)地基不均勻問題，為避免不均勻沉降對建筑物的破壞及對道路正常使用的影響，提出一種增加加筋土沉降控制效率的預應力加筋土技術。通過模型試驗、理論推導及數(shù)值計算等方法研究分析了預應力式加筋土調整不均勻沉降的效果及作用機理，并對加筋土設計及計算理論提出修正。本項目為預應力加筋土的應用和發(fā)展提供重要參考依據(jù)，對完善加筋土結構的設計理論，特別是沉降控制設計方面具有指導意義，同時為山區(qū)地基處理提供新的解決思路。研究內容主要分為以下幾部分： （1）包裹土袋式復合加筋土結構設計及性能分析。首先針對加筋土填料選取及改良問題進行研究。其次，在預應力施加以前的包裹體部分進行研究并設計，提出了采用包裹土袋式的復合加筋土結構。通過室內試驗、模型試驗、數(shù)值模擬的手段研究包裹土袋式復合加筋土的力學性能、變形性能和整體穩(wěn)定性能。研究表明，相對于傳統(tǒng)土袋或一般加筋土，土工格柵包裹土袋加筋土的承載能力及變形性質都有較大的改善。 （2）基于包裹式土袋加筋土的設計思想，考慮到提高加筋土側向約束效果對加筋土整體性能的作用，本項目提出了一種預應力加筋土結構，并考慮應用于不同地質條件和荷載條件下造成不均勻沉降的加筋土地基和邊坡等領域。為了探究預應力加筋土剛度的變化規(guī)律，考慮到工程實際情況，共設計了5種試驗工況，考慮了預應力大小、懸臂長度和包裹體填料等影響。分析其變形規(guī)律，得到一下結論：預應力越大，試驗模型的變形越小，穩(wěn)定性越強；填充介質為粗砂的預應力式加筋土性能更加優(yōu)良；懸臂長度越長，試樣變形越強烈，越容易發(fā)生破壞。 （3）基于修正的拋物索理論，通過分析節(jié)點處反力，建立了加筋土結構中筋材的受力方程，結合拋物索變形撓度式可求得筋材不均勻沉降變形曲線，從而提出一種在不均勻沉降下加筋土結構筋材應力分布及其變形曲線的計算方法。同時，基于一種考慮加筋材料剛度及變形的數(shù)值解析方法，評估動、靜不同荷載作用下加筋土加筋土的變形性能及穩(wěn)定性。 2100433B

金屬的熱變形機構有滑移變形、孿生變形、晶界滑移、擴散蠕變。在不同條件下，·這四種變形機構在塑性變形中所占的份量和起的作用不盡相同。其中，晶內的滑移變形是最重要和大量的常見的機構。孿生變形一般在低溫或常溫高速應變時發(fā)生，對六方晶體結構金屬這種機理比較重要。而晶界滑移和擴散蠕變只在高溫時才可能發(fā)揮作用。影響這些變形機理發(fā)揮作用的主要因素是金屬材料的組織結構、變形溫度。但是，在熱變形時，出現(xiàn)的動態(tài)回復，動態(tài)再結晶以及在壓應力狀態(tài)下擴散修復機理，對上述變形機構起著直接的調節(jié)和控制作用。

用形狀記憶合金SMA作為驅動元件，實現(xiàn)對混凝土結構變形、預應力狀態(tài)及裂縫的主動控制，可能引起土木工程新的技術革命，具有重要的學術意義和應用價值。形狀記憶合金SMA具有獨特的形狀記憶性能和相變超彈性。本項目探索如何利用SMA的形狀記憶性能，實現(xiàn)混凝土結構的智能預應力及裂縫的智能控制，研究SMA在混凝土基體約束下的相變規(guī)律及其本構模型，揭示SMA與混凝土間的相互作用機理及傳力機制，研究SMA對混凝土結構的驅動效率、影響驅動效應的主要因素，建立分析驅動效應的數(shù)學模型及智能控制系統(tǒng)。探索利用SMA的相變超彈性發(fā)展智能隔震器的可行性，研究SMA智能隔震器的能量吸收和阻尼隔震性能。 2100433B