考虑Hoek-Brown准则的挡土墙主动土压力

基于挡土墙对数螺旋破坏机制,考虑非线性Hoek-Brown强度准则,采用极限分析上限法计算了挡土墙的土体重力功率、内能耗散率和主动土压力功率,根据虚功率原理推导了挡土墙的主动土压力解析式,并采用Matlab软件求解了主动土压力的最优上限解.分析挡土墙和土体的参数、Hoek-Brown强度准则对挡土墙的主动土压力及稳定性...     

挡土墙主动土压力极限上限分析

为了计算墙背倾斜粗糙、填土面倾斜且作用均布荷载条件下的挡土墙主动土压力,采用摩尔-库仑屈服准则,建立三角形破坏机构,推导了挡土墙主动土压力上限解计算公式,使用粒子群算法搜索最危险滑裂面并获得主动土压力最优解.通过与经典朗肯土压力理论和模型试验结果对比分析可知:该计算方法包含了朗肯土压力理论并与模型试验实测结果比较符合.在此基础上分析了墙背倾角、填土面倾角、墙土外摩擦角和填土内摩擦角对滑裂面倾角和主动土压力系数的影响规律,相关计算数据可用于工程计算.     

基于孔隙水效应的多失效模式下挡土墙可靠性分析

为了研究孔隙水效应对挡土墙可靠性的影响,采用极限分析上限法将孔隙水压力引入挡土墙破坏计算模型,同时考虑主动和被动2种破坏模式,根据极限分析上限定理推导了孔隙水压力作用下挡土墙主动土压力Ea和被动土压力Ep的解析解,采用序列二次规划算法计算了Ea和Ep的最优上限解,并通过构建可靠度模型求解了挡土墙的失效概率Pf.发现随着孔隙水压力系数ru的增大,失效概率Pf增大,挡土墙可靠性降低.随着地质强度指标GSI、岩体常数mi、单轴抗压强度σci的增大,挡土墙的失效概率Pf减小.通过引入容许失效概率,获得了3种不同失效概率下挡土墙的合理支护力范围,可为今后挡土墙支护设计提供参考.     

非线性准则与张拉裂缝条件下的地震主动土压力研究

基于极限分析的运动学方法,在非线性和地震效应条件框架下,分析土体对刚性挡土墙的作用力,张拉裂缝对主动土压力的数值影响也被考虑在本文中.为了得到一个相对保守的解,拟静力法被用来评估地震的强度效应.根据上限法的基本原则构建功—能平衡方程,即外荷载所做的总功等于内部的能量耗损率,得到主动土压力的表达式,利用数值分析软件计算出最不利的解.最后优化评估非线性条件的相关参数及水平地震系数对于刚性挡土墙的影响,并绘制了相应的设计图表.     

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.     

地震荷载作用下的挡土墙土压力分析

基于平面滑裂假设,采用静力平衡分析的方法,推导了考虑填土黏聚力、填土坡角及黏性土表面开裂等因素的地震土压力计算公式,利用图解法得到了临界破裂角的解析解,并分析了墙背倾角、填土坡角、填土黏聚力、水平地震系数以及填土开裂对地震土压力的影响.研究表明填土坡角和填土间黏聚力对地震土压力影响显著;地震荷载作用下,主动土压力和被动土压力随水平地震系数的递增分别增大与减小;忽略黏性土表面开裂情况会使得到的主动土压力计算结果偏小.     

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.     

平移变位模式下黏性土非极限主动土压力

针对经典朗肯与库仑土压力理论不能计算非极限土压力的事实.根据土体渐进破坏机理,结合已有文献对准主动状态下土体摩擦角、黏聚力发挥值与墙体位移关系的研究,采用水平层分析法,通过建立水平微元体基本受力平衡方程,推导出非极限状态下黏性土主动土压力分布的一阶微分方程式.在此基础上给出了土压力合力及其作用点位置计算式,相应简化条件下,所提公式能够简化为朗肯、库仑主动土压力公式.算例分析结果表明:理论计算值与实测值基本吻合,获得了平移变位模式下黏性土非极限土压力随位移变化的规律,对实际工程挡土墙的设计计算具有一定的参考价值.     

挡土墙土压力计算方法探析

本文对三维条件下墙背填土滑裂体形状、体积、主动土压力大小做了详细研究,然后把空间理论和能量理论相结合推导出计算主动土压力的公式,即拉裂剪切破坏模型.     

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。     

圆弧夹层破坏机制与被动土压力的非线性极限分析

在非线性破坏准则下,将水平地震力作为拟静态力,根据极限分析上限定理,利用圆弧夹层破坏机制求解非线性破坏准则下的被动土压力,并将计算结果与多三角形刚块破坏机制下的数值结果进行比较.研究结果表明:圆弧夹层机制下的被动土压力与多三角形刚块机制下的被动土压力几乎相等;水平地震系数与非线性参数对被动土压力有较大影响;土体非线性参数影响破坏面的形状.     

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...     

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.     

地震土压力一般解及其工程应用

本文首先简述了地震作用下档土墙土压力的研究现状.根据众所周知的Mononobe-Okabe解得到的计算简便、精度高的工程计算式可以代替现有规范式.提出了求解地震土压力的滑楔一烈度法.利用这种一般解法可以求得各种复杂条件的主动及被动地震土压力,     

地震作用下土钉新计算方法的工程实践

为考虑文献[1]中提出的在地震主动土压力作用下土钉的计算方法,结合本地区工程实例分析地震主动土压力和最危险滑移面与水平地震系数的相互影响,并与在不考虑地震时的作用进行比较。结果表明:在地震作用下土钉能够有效地减少土体对支护结构的侧向压力,使潜在滑移面逐步向后移动;随着基坑深度的增加,地震作用下的滑移面向墙后移动的幅度增大,土钉的总长也随之增长。     

地震条件下桥台主动土压力的合理简化计算方法

在库伦土压力的基础上,结合桥台实际结构形式,推导地震条件下桥台主动土压力计算方法,并将该计算方法与传统的库伦土压力理论、M-O法土压力理论以及近期林宇亮计算方法进行对比分析,同时分析了该计算方法中参数影响变化规律。分析结果表明,传统计算方法得到的土压力值相对较低,本计算方法可使桥台土压力计算值增大10%~40%,结果更趋于安全;本计算方法参数变化影响与传统方法相一致,及填土内摩擦角越大,台背倾角越大,桥台土压力越小。     

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。     

考虑各向异性效应的阻滑桩加固土坡稳定性分析

基于极限分析上限定理与土的抗剪强度折减系数概念,建立了考虑各向异性效应的c-型土坡稳定极限平衡状态方程.由此确定土坡的稳定安全系数及其相应的潜在破坏模式.进而对在给定荷载条件下不能满足抗滑稳定性要求的土坡,采用阻滑桩加固方式,根据桩侧有效土压力的合理分布模式确定桩体与滑动面相交的截面上等效抗滑力和抗滑力矩;利用极限分析上限定理建立阻滑桩加固各向异性土坡的极限平衡状态方程,将桩侧土压力作为目标函数,运用数学规划方法确定极限平衡状态时的临界桩侧有效土压力,以此进行阻滑桩的结构设计.数值计算给出了阻滑桩的最优加固位置.     

基于Prandtl破坏模式的吸力式沉箱基础抗拔承载力极限分析上限解

为了研究吸力式沉箱基础竖向抗拔荷载作用下极限承载力上限解,引入"反向地基承载力",基于Prandtl破坏机构,选择合适的地基破坏模式及机动位移速度场,使原Prandtl机构中主动区变为被动区,对数螺旋线反向,并考虑土体自重、黏聚力及土压力因素,推导吸力式沉箱基础抗拔荷载作用下极限承载力上限解。分析上限解与黏聚力、内摩擦角、土压力以及摩擦因数关系,采用Matlab软件编程计算出上限解,并与有关试验值和上限解进行对比分析。研究结果表明:反向Prandtl破坏机构符合实际受力情况。文中上限解与试验值相对误差基本上控制在40%以下,最大相对误差为44%,最小相对误差为3%,接近试验值,证明其破坏模式的合理性及方法的适用性。     

干砂盾构隧道开挖面主动极限支护压力计算

隧道开挖面支护压力的合理选取是维持开挖面稳定性的重要条件,本文基于筒仓理论与三维楔形体计算模型,假设开挖面破坏区滑动块为一个由部分球体与半圆台组成的弧形楔形体,滑动块上部为半圆柱体.采用Terzaghi松动土压力与Rankine主动土压力计算方法和滑动块受力平衡,推导出干砂条件下开挖面主动极限支护力计算公式.由案例分析可知,该公式计算结果小于魏纲和三维楔形体模型计算结果,且更接近Chambon 离心模型试验结果,并针对计算误差探讨了该计算公式局限性因素.