楊廣慶， 靳 靜,2， 周詩(shī)廣， 楊國(guó)濤， 鄭 鴻

(1. 石家莊鐵道大學(xué) 土木工程學(xué)院， 河北 石家莊 050043； 2. 河北科技大學(xué) 建筑工程學(xué)院， 河北 石家莊 050018；3. 中國(guó)鐵道學(xué)會(huì) 標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證部， 北京 100844； 4.中國(guó)鐵路總公司 科技管理部， 北京 100844；5. 青島旭域土工材料股份有限公司， 山東 青島 266111)

土工格柵加筋土擋墻因節(jié)約用地、加快施工速度、較好抗震性能、外形整體美觀等優(yōu)良的工程特性廣泛應(yīng)用于土木工程、交通運(yùn)輸工程和水利工程等領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，鐵路路基相關(guān)技術(shù)規(guī)范加大了對(duì)加筋土擋墻的應(yīng)用推廣。例如TB 10621—2014《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]明確提出“在城市、風(fēng)景區(qū)周邊及耕地保護(hù)區(qū)宜根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，采用懸臂式、扶壁式、L型及加筋土擋墻等輕型支擋結(jié)構(gòu)。地震區(qū)宜采用加筋土擋墻等柔性支擋結(jié)構(gòu)”。TB 10623—2014《城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]明確提出“在城市、車站、風(fēng)景區(qū)及并行高等級(jí)公路等人流密集地段支擋結(jié)構(gòu)宜選用懸臂式、扶壁式、樁板式及加筋土擋墻等支擋結(jié)構(gòu)。地震區(qū)宜采用加筋土擋墻等柔性支擋結(jié)構(gòu)”。高速鐵路以其快速、安全、準(zhǔn)時(shí)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)成為現(xiàn)代交通的重要發(fā)展方向，加筋土擋墻也成為高速鐵路路基的重要組成部分。土工格柵由于具有較高的抗拉強(qiáng)度和抗變形能力而被廣泛應(yīng)用于鐵路加筋土擋墻、加筋土擋墻地基處理等加筋加固工程中。然而，在施工和服役期間，由于土工格柵長(zhǎng)期處于拉伸狀態(tài)，而產(chǎn)生的蠕變會(huì)影響鐵路路基穩(wěn)定性，因此需要對(duì)土工格柵蠕變特性進(jìn)行系統(tǒng)的研究和分析。由于鐵路加筋土擋墻中土工格柵處于不同的環(huán)境和應(yīng)力狀態(tài)，因而顯示出不同的蠕變特性，所以對(duì)其在不同溫度和荷載水平下的蠕變?cè)囼?yàn)及理論研究可為鐵路路基穩(wěn)定性和變形分析提供理論支持，同時(shí)也對(duì)預(yù)測(cè)土工格柵長(zhǎng)期力學(xué)行為和使用壽命具有重要的意義。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于土工格柵蠕變做了大量的試驗(yàn)研究。Hsieh等[3]采用長(zhǎng)期加載法對(duì)拉伸塑料土工格柵施加水平拉伸荷載1 000 h后研究其應(yīng)變的變化。楊果林[4]通過(guò)對(duì)四種土工合成材料分別施加四種拉伸荷載，歷時(shí)10 000 h后研究其蠕變性能。丁德斌等[5]通過(guò)對(duì)土工格柵的一系列蠕變?cè)囼?yàn)，得出荷載大小對(duì)土工格柵的流變性具有顯著的影響。欒茂田等[6]對(duì)土工格柵進(jìn)行了不同荷載和溫度組合下的室內(nèi)蠕變?cè)囼?yàn)，探討長(zhǎng)期荷載作用下土工格柵的蠕變特性。因?yàn)橥凉じ駯湃渥冊(cè)囼?yàn)要在其控制的環(huán)境溫度和荷載條件下進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)時(shí)間一般比較長(zhǎng)，超過(guò)1 000 h，且費(fèi)用高。因此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者們研究出一些能縮短試驗(yàn)時(shí)間的方法。Arrag等[7]和Thornton等[8]率先提出了時(shí)溫疊加法TTS和分級(jí)等溫法SMI，隨后國(guó)內(nèi)學(xué)者也開展了土工格柵相關(guān)的蠕變加速試驗(yàn)研究[9-10]，試驗(yàn)過(guò)程中升高試驗(yàn)溫度以縮短試驗(yàn)時(shí)間，然后通過(guò)溫度轉(zhuǎn)換因子，依據(jù)高溫度短時(shí)間內(nèi)的蠕變等同于低溫度長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)發(fā)生的蠕變，從而在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)獲得長(zhǎng)期蠕變特性。

相對(duì)于蠕變?cè)囼?yàn)研究，土工格柵本構(gòu)模型的研究相對(duì)比較滯后。目前，土工格柵蠕變?cè)囼?yàn)中應(yīng)用的本構(gòu)模型主要有雙曲線模型、指數(shù)模型和多項(xiàng)式模型等[11-13]，主要描述短時(shí)間內(nèi)的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，不能滿足實(shí)際工程的需要。欒茂田[14]、肖成志[15]和周志剛等[16]利用黏彈性理論，提出了土工格柵的三參數(shù)經(jīng)驗(yàn)型蠕變本構(gòu)模型，并給出了模型中各參數(shù)的取值，但是三參數(shù)模型只適合于低應(yīng)力水平下的衰減蠕變模式，不能反應(yīng)高應(yīng)力水平下蠕變斷裂階段的塑性變形。周志剛等[17]在三參數(shù)模型的基礎(chǔ)上提出了黏彈塑性本構(gòu)模型。以上研究均未考慮溫度條件對(duì)土工格柵蠕變模型的影響，不能全面反映土工格柵用于路基加筋加固工程時(shí)所處的不同溫度和不同荷載水平下的蠕變特性。

土工格柵作為一種高分子聚合物材料，在溫度和長(zhǎng)期荷載作用下材料介質(zhì)內(nèi)部微小裂紋會(huì)導(dǎo)致材料性能衰減，影響土工結(jié)構(gòu)物的使用和安全性能。因此，描述土工格柵的蠕變行為必須考慮材料本身的損傷特性。目前有關(guān)土工格柵蠕變?cè)囼?yàn)主要研究土工格柵的時(shí)間荷載效應(yīng)，有關(guān)損傷本構(gòu)模型的研究相對(duì)較少。本文根據(jù)不同溫度和荷載下土工格柵蠕變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)，考慮了蠕變過(guò)程中的塑性變形，并結(jié)合土工格柵蠕變破壞過(guò)程中的損傷演化規(guī)律，根據(jù)黏彈塑性理論，建立了土工格柵黏彈塑性蠕變損傷本構(gòu)模型，并對(duì)模型中各參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析，相關(guān)成果對(duì)鐵路路基加筋土擋墻選擇土工格柵提供借鑒。

1 土工格柵蠕變?cè)囼?yàn)

蠕變?cè)囼?yàn)中的土工格柵選用青島旭域土工材料股份有限公司生產(chǎn)的高密度聚乙烯(HDPE)單向拉伸土工格柵，見圖1。該土工格柵由高密度聚乙烯高分子材料經(jīng)過(guò)擠壓、沖孔再縱向拉伸而成，在生產(chǎn)過(guò)程中高分子通過(guò)定向排列而形成分布均勻、具有很高拉伸強(qiáng)度和拉伸模量的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。同時(shí)，為提高其耐久性能，在土工格柵中加入炭黑等抗老化材料。為了保障高速鐵路加筋土擋墻的安全耐久，根據(jù)文獻(xiàn)[18]要求，加筋土擋墻需采用HDPE單向拉伸土工格柵，所以本文在不同溫度及荷載水平下進(jìn)行了土工格柵室內(nèi)蠕變?cè)囼?yàn)。

1.1 蠕變?cè)囼?yàn)

試驗(yàn)所用的土工格柵試樣寬度方向保留5根完整肋條，長(zhǎng)度方向?yàn)?.5 m，土工格柵的基本物理力學(xué)指標(biāo)見表1。在試驗(yàn)溫度20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃下，施加一定的載荷，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的時(shí)間間隔記錄試樣的伸長(zhǎng)率，直至試樣的伸長(zhǎng)率超過(guò)10%或試樣斷裂。土工格柵蠕變?cè)囼?yàn)裝置，見圖2。

表1 土工格柵基本性能指標(biāo)

試驗(yàn)中，根據(jù)強(qiáng)力拉伸試驗(yàn)機(jī)測(cè)試抗拉強(qiáng)度確定對(duì)試樣所施加的載荷。不同溫度施加的載荷水平見表2，施加荷載以抗拉強(qiáng)度的百分比表示，35%、40%、45%、50%、60%荷載水平對(duì)應(yīng)的測(cè)試荷載分別為2 100、2 400、2 700、3 000、3 600 N，蠕變?cè)囼?yàn)總時(shí)間約為1 000 h。

表2 土工格柵蠕變?cè)囼?yàn)的荷載水平

1.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

通過(guò)1 000 h的土工格柵蠕變?cè)囼?yàn)，得到各組土工格柵試驗(yàn)在各溫度及荷載組合下的蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果，見圖3。

由圖3可知：(1)在較低荷載水平及較低溫度組合下，加載初期蠕變速率線性急劇增加，然后應(yīng)變速率逐漸減小，直到后期趨于穩(wěn)定，土工格柵不發(fā)生斷裂。而在較高荷載水平及較高溫度組合下，加載初期蠕變快速增加，而后速率逐漸放緩，直到試樣斷裂。(2)溫度為30 ℃，當(dāng)蠕變?cè)囼?yàn)加載到200 h，荷載水平為40%、45%、50%時(shí)土工格柵的應(yīng)變分別是8.2%、9.5%、18.6%，這表明在相同溫度下，隨著荷載水平的增加，相應(yīng)的應(yīng)變也明顯增大。(3)荷載水平為45%，當(dāng)蠕變?cè)囼?yàn)加載到200 h，溫度為20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃時(shí)土工格柵的應(yīng)變分別是8.14%、9.5%、13.5%、21.56%，試驗(yàn)溫度50 ℃時(shí)土工格柵在大約220 h發(fā)生斷裂，這也說(shuō)明溫度的升高加快了土工格柵的蠕變斷裂過(guò)程，為土工格柵蠕變損傷本構(gòu)模型的建立提供了重要依據(jù)。

2 土工格柵蠕變損傷模型的建立

根據(jù)不同溫度和荷載水平下室內(nèi)土工格柵蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果分析，當(dāng)試驗(yàn)的載荷水平較小或溫度較低時(shí)，表現(xiàn)為衰減蠕變模式，即在加載初期土工格柵的蠕變速率比較快，但隨后蠕變速率隨時(shí)間的增加逐漸放緩，最后趨于穩(wěn)定而不斷裂，蠕變應(yīng)變基本小于10%；隨著載荷水平增加或溫度的升高，加載初期蠕變也迅速增加，然后蠕變速率逐漸減小而基本趨于穩(wěn)定不斷裂，但蠕變應(yīng)變會(huì)高于10%；當(dāng)試驗(yàn)的荷載較大或溫度較高時(shí)(比如20 ℃時(shí)施加60%荷載水平或50 ℃時(shí)施加45%荷載水平)，蠕變應(yīng)變隨著時(shí)間逐漸增大直到試樣被拉斷裂。

目前，常用的土工格柵三參數(shù)蠕變模型為黏彈性模型，由于其未考慮塑性變形，只適合于蠕變應(yīng)變較小的蠕變曲線，所以三參數(shù)模型只能夠反映低荷載水平或較低溫度下土工格柵衰減模式的發(fā)展規(guī)律，見圖4。為了分析在高荷載(一般高于50%極限應(yīng)力)或較高溫度下(一般高于40 ℃)土工格柵的非衰減蠕變模式，即應(yīng)變超過(guò)10%或蠕變斷裂現(xiàn)象，本文提出了一種能夠反映土工格柵塑性應(yīng)變發(fā)展模式的本構(gòu)模型，見圖5。其中，三參數(shù)蠕變本構(gòu)模型為Kelvin體和胡克體相互串聯(lián)而組成的模型，該模型中的關(guān)鍵參數(shù)，如黏性系數(shù)及彈性模量等適合于蠕變應(yīng)變較小蠕變曲線。土工格柵作為一種高分子聚合物材料，由于高溫、荷載長(zhǎng)期作用引起材料損傷，導(dǎo)致土工格柵力學(xué)性質(zhì)劣化直至土工格柵發(fā)生蠕變破壞，因此還應(yīng)考慮在蠕變過(guò)程中應(yīng)力產(chǎn)生的損傷對(duì)其造成的影響。因此，考慮細(xì)觀尺度上的裂紋演化和損傷積累，引入塑性元件考慮土工格柵的塑性應(yīng)變，該元件采用一個(gè)拉伸模量得出應(yīng)變，用于描述黏性系數(shù)的劣化，更適合蠕變應(yīng)變超過(guò)10%的蠕變模式。本文為了能更好的研究土工格柵的蠕變斷裂特性，通過(guò)損傷力學(xué)知識(shí)，綜合考慮黏彈塑性變形和損傷機(jī)制，提出了土工格柵黏彈塑性損傷本構(gòu)模型。

2.1 考慮塑性變形的土工格柵四參數(shù)蠕變模型

四參數(shù)蠕變模型是由Kelvin模型與彈性元件和塑性元件串聯(lián)組成。其中塑性元件用以考慮土工格柵的塑性應(yīng)變，該元件可以采用一個(gè)拉伸模量得出應(yīng)變。

作為表征土工格柵蠕變的黏彈塑性模型，本構(gòu)關(guān)系為

( 1 )

將應(yīng)力σ=Δ(t)·σ0(t為蠕變時(shí)間)代入本構(gòu)關(guān)系式( 1 )中，其中，σ0=4.3 MPa為蠕變?cè)囼?yàn)初始施加的恒定應(yīng)力，也稱為無(wú)損時(shí)的名義應(yīng)力，利用拉普拉斯變換及其反演，得到土工格柵無(wú)損狀態(tài)下的蠕變應(yīng)變?yōu)?/p>

( 2 )

2.2 考慮損傷的土工格柵黏彈塑性損傷本構(gòu)模型

土工格柵作為一種高分子聚合物材料，由于高溫、荷載長(zhǎng)期作用引起材料損傷，通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)荷載較大或溫度較高時(shí)受拉伸的土工格柵進(jìn)行細(xì)觀分析，分別在300倍和1 000倍的放大環(huán)境下成像，蠕變拉伸引起聚合物內(nèi)部分子鏈運(yùn)動(dòng)，材料形成絲狀聚合物材料，材料內(nèi)部出現(xiàn)微裂紋，隨著絲狀分子斷裂形成微孔隙結(jié)構(gòu)，見圖6。材料細(xì)觀的微裂紋和微孔洞，會(huì)使土工格柵蠕變過(guò)程中受荷載的有效面積逐漸減小。

根據(jù)損傷力學(xué)，Rabotnov提出了損傷因子為[19]

( 3 )

( 4 )

式中：F為蠕變?cè)囼?yàn)施加的外荷載。

利用耦合損傷力學(xué)研究土工格柵的蠕變變形時(shí)，通過(guò)Norton公式得到Kanchanov蠕變損傷因子變化率為[19]

( 5 )

式中：a、n為材料的損傷參數(shù)。

由式( 5 )得到蠕變的損傷時(shí)間閾值為

tr=[a(1+n)σn]-1

( 6 )

據(jù)式( 5 )、式( 6 )得到損傷因子D的演化規(guī)律為

( 7 )

根據(jù)Lemaitre的應(yīng)變等效原理，可以得出損傷土工格柵的變形可以只通過(guò)土工格柵本身的有效應(yīng)力計(jì)算。對(duì)于任何材料在損傷狀態(tài)下和無(wú)損狀態(tài)下的本構(gòu)關(guān)系相同，所以損傷材料的本構(gòu)關(guān)系可以通過(guò)無(wú)損材料的名義應(yīng)力得到，只需將無(wú)損時(shí)的名義應(yīng)力替換為有效應(yīng)力[19]。將式( 7 )代入式( 4 )并將計(jì)算結(jié)果再代入式( 2 )中，可得到常應(yīng)力下土工格柵蠕變損傷的黏彈塑行構(gòu)方程，即

( 8 )

3 本構(gòu)模型參數(shù)確定及驗(yàn)證

對(duì)于土工格柵蠕變的黏彈塑性本構(gòu)模型式( 8 )中的參數(shù)E0、E1、η1、R、a和n，通過(guò)建立最小二乘法擬合得到，即

( 9 )

式中：ti、εi為試驗(yàn)過(guò)程中蠕變荷載加載的時(shí)間、應(yīng)變；N為試驗(yàn)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。

殘差為ri=ε(ti)-εi，目標(biāo)函數(shù)為

(10)

利用Levenberg-Marquardt方法將非線性最小二乘問(wèn)題變換為求目標(biāo)函數(shù)的最小值問(wèn)題進(jìn)行求解，搜索方程為

-JT(zk)r(zk)

(11)

r(zk)=[r1(zk),r2(zk),…，rN(zk)]T

的雅克比矩陣。

通過(guò)式(11)對(duì)蠕變?cè)囼?yàn)曲線進(jìn)行參數(shù)擬合，得到考慮損傷的土工格柵蠕變模型參數(shù)E0、E1、η1、R、a和n，不同溫度及荷載組合下的參數(shù)見表3。并對(duì)蠕變?cè)囼?yàn)曲線和模型擬合曲線進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好，見圖7。

表3 考慮損傷的土工格柵蠕變模型參數(shù)

由圖7可知：(1)該模型充分考慮時(shí)間、荷載和溫度對(duì)土工格柵蠕變特性的影響，對(duì)于不同的溫度，在不同荷載水平下的擬合曲線均光滑流暢，且與試驗(yàn)數(shù)據(jù)契合度較高；(2)采用的耦合損傷黏彈塑性本構(gòu)模型能夠?qū)ν凉じ駯旁诟鞣N溫度和載荷作用下蠕變特性進(jìn)行較好的描述，可以較好的反映土工格柵在高溫度和高荷載水平下的蠕變斷裂階段。

由此驗(yàn)證了考慮塑性變形的四參數(shù)蠕變損傷模型的合理性。該模型可以較準(zhǔn)確地研究土工格柵在不同溫度條件和荷載水平下的蠕變損傷特性，為土工格柵用于各種環(huán)境和長(zhǎng)期荷載下鐵路路基加筋土擋墻工程提供了理論依據(jù)。

4 蠕變損傷模型參數(shù)敏感性分析

圖5建立的土工格柵耦合損傷蠕變本構(gòu)模型主要由三部分組成：黏彈性體、塑性元件和損傷黏塑性體。黏彈性體中包含參數(shù)E0、E1和η1，塑性元件中包含塑性系數(shù)R及主要存在于損傷黏塑性體中的損傷參數(shù)a、n。為研究土工格柵蠕變參數(shù)對(duì)土工格柵損傷本構(gòu)模型中應(yīng)變的影響規(guī)律，對(duì)各參數(shù)進(jìn)行敏感性分析。

根據(jù)2.1節(jié)中的試驗(yàn)條件及表3中的參數(shù)擬合結(jié)果，取參數(shù)E0=46 MPa，E1=17 MPa，η1=590 MPa·s，R=3 520 MPa，a=0.4，n=0.2，σ0=4.3 MPa，代入式( 8 )中，然后通過(guò)僅改變其中一個(gè)參數(shù)，保持其他參數(shù)不變，對(duì)模型中的各參數(shù)進(jìn)行敏感性分析。

(1) 彈性模量E0的影響

僅改變彈性模量E0的取值，即E0分別取50、35、20 MPa，可得一組不同E0條件下的蠕變曲線，見圖8。由此可見，E0的大小直接影響初級(jí)瞬態(tài)蠕變及整體蠕變應(yīng)變值，而對(duì)蠕變應(yīng)變趨勢(shì)、蠕變曲線形狀的影響不大。當(dāng)施加荷載水平相同時(shí)，模型反映的初級(jí)蠕變及整體蠕變應(yīng)變隨著E0的增大而減小。

(2) 彈性模量E1的影響

保持其他參數(shù)不變，E1分別為6、12、18 MPa時(shí)的蠕變曲線，見圖9。從圖9中可以看出，E1對(duì)由初始加速蠕變進(jìn)入恒速的時(shí)間及最終的斷裂應(yīng)變值均會(huì)產(chǎn)生影響。隨著彈性模量E1增加，蠕變過(guò)程中進(jìn)入恒速蠕變階段的時(shí)間越早，最終的蠕變應(yīng)變也越小。

(3) 黏性系數(shù)η1的影響

考慮損傷蠕變本構(gòu)模型中黏性系數(shù)η1的影響，保持其他參數(shù)不變，改變?chǔ)?的取值，得土工格柵蠕變曲線隨黏性系數(shù)η1的變化規(guī)律，見圖10?？梢缘贸?，隨著η1的減小，加載初始蠕變率減小，進(jìn)入恒速蠕變階段的時(shí)間延長(zhǎng)。黏性系數(shù)η1主要影響初期蠕變變化率，對(duì)整體的蠕變應(yīng)變形成的影響不大。

(4) 塑性系數(shù)R的影響

不同塑性系數(shù)R對(duì)本構(gòu)模型中蠕變應(yīng)變的影響曲線，見圖11。通過(guò)比較分析可見，R主要影響恒速蠕變率及最終蠕變量的大小。塑性系數(shù)R越小，穩(wěn)態(tài)階段的蠕變時(shí)間越長(zhǎng)，最終的蠕變應(yīng)變?cè)叫。请S著R的增大，加速蠕變斷裂階段較早出現(xiàn)?？梢钥闯鏊苄詤?shù)R的取值對(duì)應(yīng)變及最終蠕變應(yīng)變大小影響較顯著。當(dāng)塑性參數(shù)R較小時(shí)，加速蠕變不明顯，但隨著R的增加，加速蠕變斷裂越容易出現(xiàn)。

(5) 材料參數(shù)a的影響

耦合損傷的土工格柵蠕變本構(gòu)模型(式( 8 ))中，考慮損傷參數(shù)a的影響，保持其他參數(shù)不變，改變a取值，得參數(shù)a的影響規(guī)律見圖12。可見，損傷參數(shù)a主要影響蠕變后期的應(yīng)變?cè)隽浚?dāng)參數(shù)a取值較小時(shí)，未發(fā)生明顯的加速蠕變斷裂，且隨著參數(shù)a的增加，加速蠕變斷裂階段越容易出現(xiàn)。

(6) 材料參數(shù)n的影響

同樣，分析損傷參數(shù)n的影響，得到不同n值條件下的蠕變曲線，見圖13。通過(guò)比較可見，損傷參數(shù)n和參數(shù)a對(duì)蠕變的影響基本一致，參數(shù)n取值的增加，更能加速土工格柵的蠕變斷裂。

綜合上述分析可見，在土工格柵耦合損傷蠕變本構(gòu)模型(式( 8 ))中，土工格柵的初級(jí)蠕變主要受彈性元件中參數(shù)E0的影響。黏彈性體中的參數(shù)E1和η1主要影響加載初期蠕變速率及進(jìn)入穩(wěn)定蠕變階段的時(shí)間，對(duì)土工格柵蠕變應(yīng)變的整體變化趨勢(shì)影響不大；而加速蠕變斷裂主要受損傷黏塑性體中參數(shù)R、a和n的影響?？梢钥闯?，土工格柵蠕變的加速蠕變斷裂階段受黏彈性體影響較小，主要是通過(guò)損傷黏塑性體表現(xiàn)出來(lái)。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)不同溫度和荷載水平下室內(nèi)土工格柵蠕變的分析，得到了土工格柵蠕變損傷受溫度條件和荷載水平的影響，構(gòu)建了土工格柵蠕變損傷黏彈塑性本構(gòu)模型，并對(duì)本構(gòu)模型中的參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析，為鐵路加筋土擋墻工程設(shè)計(jì)與長(zhǎng)期工作性能評(píng)價(jià)提供了重要參考依據(jù)。得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：

(1) 不同溫度(20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃)和不同荷載水平(35%、40%、45%、50%、60%)條件下，土工格柵的蠕變特性試驗(yàn)結(jié)果表明，土工格柵的蠕變?nèi)^(guò)程分為：加載初期蠕變快速增加階段、穩(wěn)定蠕變階段和蠕變斷裂階段。溫度和施加荷載條件對(duì)土工格柵的蠕變速率和損傷積累形成的斷裂均有顯著影響。

(2) 考慮土工格柵在不同溫度及荷載作用下蠕變過(guò)程中的損傷累積對(duì)土工格柵材料特性的影響，在三參數(shù)模型的基礎(chǔ)上，引入了一個(gè)塑性元件，并結(jié)合損傷力學(xué)的理論，構(gòu)建了耦合損傷的土工格柵黏彈塑性本構(gòu)模型。

(3) 土工格柵蠕變損傷本構(gòu)模型可以比較準(zhǔn)確地描述不同溫度和荷載水平下土工格柵蠕變?nèi)^(guò)程。通過(guò)對(duì)土工格柵蠕變損傷模型和試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析，兩者吻合度較好，驗(yàn)證了土工格柵的黏彈塑性損傷本構(gòu)模型能夠較合理地反映土工格柵的蠕變損傷特性。

(4) 通過(guò)分析土工格柵損傷蠕變模型中各參數(shù)對(duì)土工格柵蠕變變形的影響規(guī)律，可以得到，塑性系數(shù)R和材料參數(shù)a、n對(duì)土工格柵蠕變的影響比較顯著，隨著R、n的增加，土工格柵的恒速蠕變階段時(shí)間越短，加速蠕變斷裂越容易發(fā)生。