基于离散元-有限差分耦合方法的格栅加筋道砟力学性能分析

格栅加筋对有砟道床力学性能的改善机理尚不明确。开展柔性边界条件下的道砟压缩试验,并在此基础上采用离散元-有限差分耦合方法,建立精细化格栅加筋道砟仿真模型;采用室内试验与数值仿真相结合的方式,分析格栅加筋对道砟宏观及细观力学性能的影响。结果表明:格栅加筋能有效提升道砟的承载力和抗竖向变形能力,加筋后试样的应变能量密度增加50.0%;格栅能有效限制其周围道砟颗粒的运动,减少道床横向变形,在相同轴向应力作用下最大横向变形减少16.1%,格栅位置处横向变形减少63.2%;格栅加筋可有效提升道床的抗剪强度,加筋后道床水平承载力提高18.8%;铺设格栅能有效增强其上部道床的密实度,建议在超厚道床或线下基础不稳定区段铺设道砟格栅。

拉拔荷载下加筋道砟能耗机制的离散元分析

为进一步深入理解格栅加筋道砟界面宏细观力学响应的关联性,采用离散元法对格栅加筋道砟拉拔试验进行了数值仿真,并基于宏观拉拔阻力发展及筋材应力-应变规律,对颗粒体系能量耗散机制进行了详细的分析。结合能量演化特征量化了拉拔荷载下土工格栅沿纵肋方向的应力损失。

增强节点影响格栅-道砟界面特性的离散元分析

为研究双向土工格栅增强型节点对加筋道砟界面力学特性的影响,本文采用三维离散元法对格栅加筋道砟拉拔试验进行了模拟,通过在节点处引入副颗粒的方法来还原增强型节点格栅的几何形状,并基于拉拔阻力变化、颗粒体系能量耗散、接触力链演化特征及法向接触力的细观组构变化对不同节点类型双向土工格栅加筋道砟的筋土界面特性进行了对比分析。研究表明:节点处副颗粒对格栅与填料间的摩阻力贡献有限,但能与其周围填料相互作用承担拉拔扰动使得格栅可以更均匀地调动填料;节点的增强有利于强化筋材对内部能量的储蓄,使其拉伸性能得到较充分的发挥;对于格栅加筋粗粒道砟体系,宜根据颗粒体系的细观组构演化考虑其界面强度衰减规律。

网孔尺寸影响格栅道砟界面特性的离散元研究

为了研究双向土工格栅网孔尺寸对加筋道砟界面宏细观力学特性的影响,采用三维离散元法对格栅加筋道砟拉拔试验进行了数值实现,并基于拉拔阻力变化、筋材轴力分布及格栅肋条变形情况对不同网孔尺寸下双向土工格栅加筋道砟的筋土界面细观特性进行了对比分析。选取工程中广泛应用的筋土界面强度指标为标准遴选出本文道砟级配结构下的最优工况,从细观角度解释了双向土工格栅的横肋承载阻力在拉拔阻力构成中的重要作用。研究结果表明:合理的网孔尺寸可以使格栅较好地保持原有的几何形态从而提高其与道砟颗粒之间联合作用的被动阻抗,而完整的网孔结构使得格栅对筋土界面的加筋作用得到充分的发挥。