随着加筋土技术的发展与推广,土工合成材料加筋土挡墙已经逐渐广泛应用于工程各个领域。加筋土挡墙设计的关键是筋材拉力的计算方法,现有规范主要基于极限平衡理论,没有考虑工作应力状态下的筋-土相互作用,也没有进行筋材刚度的设计,设计得到的结果或过于保守或存在比较大的安全隐患。本文欲以工作应力状态下直立的土工合成材料加筋土挡墙为研究对象,通过离心模型试验和数值模拟研究加筋土挡墙的工作性能,并从筋-土相互作用机理层面提出筋材拉力的计算方法,再以此为基础对加筋土挡墙的设计方法进行完善。主要研究方法与结果如下:(1)为了研究不同筋材刚度对加筋土挡墙性能的影响,通过土工离心试验监测了土工格栅应变、面板水平位移和土压力。结果发现,筋材应变沿墙高方向呈线性分布,但在底部由于地基的约束作用出现明显转折;采用低刚度筋材时,筋材应变更加显著,也更容易出现潜在破坏面。(2)利用ABAQUS软件建立三维模型模拟离心模型试验,采用Duncan-Chang模型描述填土的非线性弹性行为,并考虑了模型箱侧壁边界摩擦效应的影响,将数值模拟与试验结果进行对比。结果表明,数值模型的筋材应变、面板水平位移与试验测量值大致吻合,验证了数值模型的适用性。(3)利用ABAQUS软件建立加筋土挡墙二维模型,分析了不同筋材刚度、填土参数以及有无墙趾对筋材拉力、土压力以及面板水平位移的影响,此外还分析了在考虑筋材长期刚度情况时不同工作年限下加筋土挡墙的工作性能。为筋材拉力计算方法和加筋土挡墙设计理论的完善提供了依据。(4)以非线性弹性理论和Rowe剪胀理论为基础,结合筋-土变形协调、筋-土受力平衡推导出估算筋材拉力的全量法,通过水平土压力系数的隐函数自身迭代收敛,确定水平土压力系数及相应的筋材拉力。该方法还考虑了压实作用与面板约束作用的影响,并通过试验和数值模拟结果对全量法进行验证,结果表明提出的筋材拉力估算方法具有良好的预测性能。(5)以考虑填土剪胀特性的全量法为基础,推导出在给定填土强度发挥水平下所需筋材长期刚度的设计方法。该方法可以通过公式一步就能算出所需的筋材长期刚度及相应的筋材应变。利用PLAXIS软件建立数值模型来验证了新的设计方法。