考虑墙背倾角的挡土墙地震主动土压力研究

根据前人提出的土体内外摩擦角随土体位移逐渐发挥的理论,综合考虑绕墙趾转动的位移模式与地震力对土压力的影响,利用水平层分析法推导了挡土墙地震主动土压力沿墙高分布、合力及合力作用点高度的理论公式,分析了墙体位移量与地震加速度系数对土压力分布、最危险滑裂面倾角、合力作用点高度及主动侧土压力系数的影响.分析结果表明,土压力强度呈非线性分布,所得主动土压力合力经简化之后与Mononobe-Okabe理论相同,滑裂面倾角随地震系数增加而减小,合力随地震系数增大而减小,主动侧土压力系数随墙背倾角和地震系数的增大而增大.经有限元软件模拟验证,本文计算所得结果与模拟所得土压力分布曲线变化趋势基本吻合.     

挡土墙地震主动土压力计算方法与研究

本文以分层法研究了墙被直立光滑刚性挡土墙在地震作用下主动土压力的具体情况,并与无地震力作用时的主动土压力计算结果作比较。本文的计算公式和方法适用于单一、均质、各向同性填土,又适用于多层不同性质填土的挡土墙主动土压力的计算。计算结果表明,考虑地震作用后主动土压力明显增大,其合力作用点位置距离挡土墙底大于三分之一墙高。     

基于土拱效应原理的挡土墙主动土压力研究

刚性挡土墙后土体在墙土间摩擦力作用下主应力会发生一定程度偏转,即土拱效应现象,使得土压力呈非线性分布。为考虑土拱效应对主动土压力分布的影响,基于水平微分土层法,假设墙后土体主应力偏转迹线呈抛物线形,定义水平微分土层侧压力系数,建立并求解水平微分土层平衡方程,获得主动土压力强度分布函数,进而求取主动土压力合力数值及其作用点位置表达式。研究结果表明:随着δ/φ逐渐增大,土拱效应逐渐增强,主动土压力呈非线性分布,由上至下先增大后减小;合力作用点高度与δ和φ之间均呈正相关关系,随着土拱效应的增强而升高;与模型试验及现有理论解析模型对比表明,关于主动土压力分布和合力作用点高度的计算误差最小,证明了方法的准确性和适用性。     

非均质填土刚性挡墙的地震土压力分析

针对目前采用剪切梁模型计算挡墙地震土压力时,均假定墙后土层为均质土层,提出了采用离散化剪切梁的分析模型,计算墙后土层为非均质时刚性挡墙的地震土压力.首先,假定剪切模量随深度成幂函数分布,推导了非均质土层中连接弹簧的剪切刚度；再对不同剪切模量情况下地震引起的土压力增量的分布形式、土压力合力增量和合力增量作用点等进行分析讨论；最后,对该模型与Veletsos模型和Scott模型的计算结果进行对比分析.结果表明:土层的剪切模量分布形式对土压力增量的分布形式、土压力合力增量和墙底剪力增量影响显著,对合力增量作用点和墙底剪力增量的放大倍数影响很小.     

地震条件下挡土墙主动土压力及其分布的微分薄层法

本文研究了地震条件下分层土挡土墙主动土压力的计算方法,经与朗肯、库伦土压力理论公式的计算结果相比,有很好的吻合性。以往所研究的解析解均是针对单一、均质、各向同性填土推导的,而本文的计算公式和方法则可适用于多层不同性质填土的挡土墙主动土压力的计算。并且本文与以往相关研究的结论——即土压力合力的作用点位置高于朗肯、库伦土压力合力作用点位置,是一致的。     

考虑土拱效应平移挡土墙地震主动土压力分布

基于Mononobe-Okabe理论,考虑土拱效应并假设土拱形状为圆弧形,通过对墙后土体的应力分析推导出在地震作用下土拱形状的曲线方程、侧土压力系数以及水平微分土层间平均剪应力与平均竖向应力二者关系的理论公式.采用水平层分析法推导出平移模式下挡土墙地震主动土压力分布、土压力合力以及合力作用点高度的理论公式,并与Mononobe-Okabe理论、前人方法以及试验数据进行对比分析.结果表明:随着地震系数的增大,土拱形状由下凹圆弧变为下凸圆弧,侧土压力系数也呈现增大趋势;计算出的地震土压力合力与Mononobe-Okabe理论计算值相等,但其分布为非线性分布;与现有理论相比,合力作用点高度与试验结果比较吻合.     

挡土墙主动和被动土压力的统一解

针对墙背倾斜、地表倾斜、墙后填土为粘性土、地表作用超载的挡土墙土压力计算问题,基于平面滑裂面假定和极限平衡原理,结合微分层解析法和图解法,推导了挡土墙主动土压力和被动土压力的统一解,可计算土压力沿墙身的分布、土压力合力及其作用点位置以及滑裂面土反力,经典库仑和朗肯土压力为其特例.提出了分层土土压力实用计算模型,可以考虑墙背倾斜和粘性土的作用,该模型可简化为现行以朗肯土压力理论为基础的分层土土压力计算方法.通过与相关文献算法的比较验证了本文方法的合理性.     

不同变位模式下挡土墙被动土压力的计算与分析

基于库仑土压力理论,通过对滑动土体中水平薄层单元的分析,建立了墙体绕基础转动(RB)模式和墙体绕墙顶转动(RT)模式下的被动土压力的一阶微分方程,给出了土压力强度、土压力合力、土压力作用点的理论计算公式,并将该理论计算公式与墙体平动(T)模式和库仑理论结果进行了比较.结果表明:土压力强度分布呈曲线分布.合力作用点到墙底的距离依RB模式、T模式和RT模式次序增大.q0=0时,各变位模式合力计算值与库仑理论值一致;q0>0时,RT模式合力计算值比库仑理论值大,RB模式合力计算值比库仑理论值小.     

考虑第二破裂面的折线墙背挡土墙的地震主动土压力

应用极限平衡原理和库伦土压力思想,研究地震荷载作用下折线墙背挡土墙的主动土压力问题.采用拟动力法对地震荷载进行描述,考虑地震荷载作用下第二破裂面的产生条件,推导折线墙背挡土墙的地震主动土压力计算公式.通过算例分析各参数对折线墙背挡土墙的地震主动土压力的影响,预测墙后填土滑裂面的位置.     

成层土朗肯土压力分段函数方式计算方法

基于朗肯土压力原理,利用分段函数和积分上限函数,推导了朗肯主动土压力Pa、总土压力Ea和墙顶裂隙深度z0的代数表达式,以及朗肯被动土压力PP、总土压力EP的代数表达式.基于作用在单位墙长上的总土压力在作用点处挡墙上下方墙身的土压力相等的事实,给出了总土压力合力作用点位置的求解方法,且通过实例计算验证了本方法计算朗肯主动...     

挡土墙绕墙底转动下非极限主动土压力的研究

将填土内摩擦角和墙面外摩擦角与墙体绕墙底向外转动角度之间的关系植于改进了的传统水平层分析法中，用于求解挡土墙绕墙底转动模式非极限状态下的主动土压力．取挡土墙后滑动土体的水平薄层单元进行受力分析，建立了非极限状态下土压力强度的一阶微分方程，得到了绕墙底转动变位模式下挡土墙非极限状态主动土压力强度、土压力合力和土压力合力作用点的计算公式，并将计算所得结果与已有模型试验和库仑土压力的计算结果进行比较．表明本文计算方法接近土压力的真实分布，能够综合考虑挡土墙变位模式与位移对土压力的影响．     

RTT变位模式下考虑位移影响的被动侧土压力的计算与分析

采用位移土压力计算理论,结合室内模型实测值对RTT变位模式下考虑位移影响的被动侧土压力进行计算与分析.结果表明,土压力强度沿墙高度的分布、土压力合力大小以及合力作用点的位置均与实测值基本相符合,说明在RTT变位模式下采用计算理论公式计算被动侧土压力是可行的;与n=0.78时相比,n=0时符合更好,这可能与模型箱尺寸效应以及试验箱上部土体受到扰动较大有关;随着n值的逐渐增大,土体更易达到朗肯被动极限状态.     

非极限状态挡土墙土压力计算

在考虑摩擦角发挥值与墙体位移关系的基础上,利用薄层单元法对未达到极限状态的挡土墙非极限状态主动土压力进行研究。取挡土墙后滑动楔体沿平行于填料坡面的水平薄层作为微分单元体,通过作用在水平薄层的力和滑动楔体力矩平衡条件,建立关于一般挡土墙非极限状态主动土压力的微分方程,得到非极限状态土侧压力系数、土压力强度、土压力合力和作用点的理论公式。对墙土摩擦角发挥值和填土内摩擦角发挥值进行讨论,并分析填土内摩擦角和挡土墙位移比对土侧压力系数、土压力分布和作用点的影响。对计算值与实测模型试验值进行对比分析。研究结果表明,采用库仑理论计算平动刚性挡土墙倾覆力矩偏于不安全。本文方法计算主动土压力结果与实测值的变化规律基本一致,主动土压力分布曲线吻合良好,具有一定的理论意义和工程实用价值。     

北京地铁车站深基坑主动土压力实测研究

土压力的大小与分布是深基坑支护结构设计的重要问题。基于北京地铁车站的土压力实测结果,研究主动土压力随基坑开挖的变化规律,进而分析主动土压力的分布模式与合力作用点的位置,并与国内类似工程进行对比。研究结果表明:基坑开挖过程中,主动土压力先增加后不变,在桩后近似呈梯形分布,转折点位于桩顶下14m处;合力作用点位置几乎不随基坑开挖深度而发生变化;实测主动土压力小于理论值,其原因与理论计算方法、土体固结、围护结构刚度与变形以及施工因素有关。研究结果对认清桩后侧主动土压力变化规律有重要意义,并可为类似工程提供参考。     

考虑土拱效应和黏聚力的倾斜挡墙非极限主动土压力

根据已有的非极限土体参数与墙体侧向位移和极限土体参数的关系,以及非极限滑裂土体的莫尔应力圆,获得非极限主动土压力的土压力系数,然后根据非极限微元滑裂土体的竖向和水平向静力平衡条件,获得考虑了土拱效应、墙背倾角、墙体侧向位移、墙土摩擦角、黏聚力等影响的墙背非极限主动土压力计算公式.墙背法向非极限主动土压力沿墙高的分布呈非线性,随墙体侧向位移比的增加而减小;墙背填土非极限临界深度随墙体侧向位移比的增加而增加,随非极限墙土摩擦角的增加而减小.     

基于PSO搜索潜在滑裂面非极限状态土压力计算

作用于刚性挡土墙侧土压力的计算一直沿用经典的朗肯或库仑土压力理论,这两种理论只能求得极限状态的土压力,而在许多实际情况下,挡土墙的土压力处于非极限状态.本文将潜在滑裂面视为一任意曲线,改进水平层分析法,同时基于摩擦角随位移的变化关系,对平动模式下墙后填土进行分析,推导出非极限状态下主动方向土压力分布、合力大小及作用点的理论公式.以各薄层微元的滑裂面倾角为变量,利用PSO(粒子群算法)对潜在滑裂面进行搜索从而获得土压力最优解.分析了内摩擦角、刚性挡土墙位移量对非极限状态主动方向土压力分布、土压力合力大小、土压力合力作用点高度以及潜在滑裂面的影响.本文提出的计算方法得出的结果与试验数据的大小及变化趋势基本吻合,具有推广应用价值.     

用摩擦—接触耦合结点计算挡土墙压力

本文分析了挡土墙上静土压力分布形式、墙体位移形式对土压力的影响等问题.应用摩察-接触耦合结点(FCCN)模拟不同介质间的接触问题,结果表明:该方法具有概念清晰和使用方便等优点.主要结论:1.本方法计算结果与应用库伦主动土压力理论计算的土压力合力值基本接近,但合力作用点应在墙高的下1/5左右,并且随填土摩擦角的不同而变.土压力分布具有非线性分布规律;2.被动土压力大小、分布没有固定形式而取决于墙体的位移形式和受力状态,并且认为,通常被动土压力值远达不到朗肯或库伦计算的量值,因此实际工程中不宜采用库伦或朗肯被动土压力理论.     

方竖井基坑平动模式挡墙的主动土压力

为了探究方形竖井基坑挡墙后空间主动土压力分布规律,建立了正交挡墙三维有限元分析模型,研究了不同长高比挡墙平动时墙后主动土压力分布及空间滑裂体形状变化规律,并提出考虑挡墙长高比影响的方形基坑空间主动土压力理论计算模型,给出了深筒形基坑的定义和主动土压力合力及其作用点、挡墙中部截面土压力分布的理论公式.通过理论与数值的对比,发现两者吻合较好.研究表明:当挡墙长高比大于临界长高比时,空间滑裂体由中部的库伦主动土楔和角部的曲面体组成;当挡墙长高比小于临界长高比时,滑裂体无平直段,可定义为深筒形基坑,此时随挡墙长高比减小,主动土压力系数由库伦主动土压力系数逐渐减小,滑裂体倾角逐渐增大.     

平移模式下刚性挡墙主动土压力的土拱效应分析

根据库仑滑裂面倾角、土拱效应原理和摩尔应力圆,获得微分滑裂体水平面上的平均竖向应力表达式、滑裂面上应力与墙背处应力的关系,以及考虑墙土摩擦角影响的墙背侧向主动土压力解析解.然后根据水平微分滑裂体的竖向静力平衡得到平移模式下的刚性挡土墙侧向主动土压力、侧向主动土压力合力及其作用点高度等的计算式.研究结果表明:墙背侧向主动土压力理论值与实测值吻合得非常好,理论值也大于实测值.研究成果可为平移模式下的刚性挡土墙设计提供有益的参考.     

墙背土压力非线性分布对抗倾覆稳定性的影响

现行<公路路基设计规范>对挡土墙抗倾覆稳定性的设计是假定土压力分布为线性分布下进行的,没有考虑墙背实际土压力的非线性分布较假定的线性分布合力作用点高度有所提高的影响.按现行规范计算出的抗倾覆稳定性系数大于实际值,挡土墙抗倾覆稳定性设计达不到期望的安全储备.通过力学分析,导出了土压力非线性分布下合力作用点高度的计算式和抗倾覆稳定系数的计算式,建立了挡土墙抗倾覆稳定性设计的新方法.在与现行规范法对比的基础上,建议在工程实践中采用新方法对挡土墙的抗倾覆稳定性设计进行复核,并在必要时进行调整.