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。     

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.     

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...     

黏性土挡土墙被动土压力的计算

在工程中计算挡土墙的被动土压力时,朗肯土压力理论和库仑土压力理论因其简单实用仍得到较多的应用,但两者却存在着一定的局限性,即实际工程很难严格满足其假设条件.应用极限平衡理论,视墙后填土为服从Mohr-Coulomb屈服准则的理想弹塑性材料,假定挡土墙任意深度对应的滑移楔同时达到极限平衡条件,建立一个计算有荷载作用时黏性回填土挡土墙被动土压力的新方法.该方法不受传统朗肯理论和库仑理论较为苛刻的假设条件的限制,且能够给出土压力随深度的非线性分布特征,在实际工程应用中具有普遍的适用性.     

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.     

黏性土被动土压力计算的库仑数值解

针对库仑土压力理论中图解法计算黏性土被动土压力过程繁琐及精度较低的问题,应用库仑平面滑裂面假定,考虑填土黏聚力及其与挡土墙墙背接触面上的黏着力,建立了可用于编程试算的黏性填土挡土墙的被动土压力计算公式.算例分析表明:对符合朗肯或库仑理论假设条件的情况,公式的计算结果与经典的朗肯或库仑公式相同;考虑与不考虑墙背上的黏着力,计算结果差异较大,该差异随着墙背上的黏着力增大而增大;公式计算简便快捷,精度可靠,易于在工程中推广应用.     

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.     

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.     

基于扰动度平移模式刚性挡墙被动土压力研究

为了揭示刚性挡墙平动挤压土体模式(T模式)下挡墙非极限被动土压力的分布规律,基于扰动度理论,结合莫尔-库伦理论,以挡墙平动位移为扰动参量,提出墙后填土扰动函数。建立了填土面倾斜,挡墙平移变位模式下,刚性挡墙非极限被动土压力的计算方法;并和模型试验进行对比分析。算例分析表明:平移模式下,随着挡墙平动位移的增大,墙后填土扰动度随之增大,填土内摩擦角以及外摩擦角随之增大,挡墙侧土压力也随之增大,侧土压力合力作用点位于挡墙高度2/3附近区域。理论公式所计算的土压力和模型试验结果基本吻合,可作为库伦理论公式的有效补充。     

挡土墙地震被动土压力及其分布的微分薄层计算方法

本文基于微分薄层法思想推导出了地震条件下被动土压力沿竖直挡土墙墙高非线性分布时,挡土墙被动土压力的计算方法。该方法不仅适用于φ土,而且适用于c-φ土。经与朗肯土压力理论比较,在非动力条件下两者计算结果相似,说明在非动力条件下该方法可靠。在地震作用下,本文推导被动土压力计算结果比朗肯被动土压力计算结果低23.57%,重心下降0.24 m。挡土墙分层的前3层均为负值,由于土体为砂土不能承受拉力,表明前3层已经脱离墙壁,出现了拉裂缝。由此可知,地震力显著地改变了挡土墙的受力状态。     

有荷载作用时挡土墙主动土压力的计算

在工程中计算挡土墙的主动土压力,朗肯土压力理论和库仑土压力理论因其简单实用仍得到较多的应用,但两者却存在着一定的局限性,即对于实际工程很难严格满足其假设条件。基于库仑理论的平面滑裂面假定,考虑滑裂面上填土的粘聚力及填土与墙背接触面上的粘着力等因素的影响,分析了有荷载作用时滑动土楔体的极限平衡状态,并利用力矢多边形推导出了有荷载作用时主动土压力（粘性土、无粘性土）的计算公式。分析表明：提出的对粘性土主动土压力计算方法,可以不受传统朗肯理论和库仑理论较为苛刻的假设条件的限制,具有普遍的适用性。     

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．     

刚性挡土墙后粘性土土压力研究

经典朗肯和库伦土压力理论在实际工程中有着广泛应用,但它们的适用范围也十分明显．基于土体的极限平衡理论,考虑了粘性填土、墙土间的粘着力、连续均布超载等因素对挡土墙土压力的影响,并利用力矢量多边形法,推导出适用多种复杂条件下的粘性土土压力计算式,给出了极限状态下滑动楔体临界破解角的显式解答．该公式适用的范围较广,在朗肯或库伦理论假设条件下能够得到与之完全一致的解答,对刚性挡土墙的设计计算具有一定的应用价值．     

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.     

土工袋挡土墙小型振动台试验

通过小型振动台试验,研究了以天然河沙为填料的土工袋挡土墙在水平向不同振动加速度下的位移、动土压力以及水平加速度的分布规律,并与水平加筋土挡土墙和传统的刚性挡土墙进行了对比分析。结果表明,输入加速度不超过0.3g时,土工袋挡土墙位移变形比刚性挡土墙略大,但是随着输入加速度继续增大,刚性挡土墙发生整体滑移,以致倾覆破坏,而土工袋挡土墙依然稳定,显示出良好的抗震性能。水平加筋土挡土墙的位移一直大于土工袋挡土墙与刚性挡土墙,峰值出现在1/2倍墙高处,且随着输入加速度的增大,挡土墙中上部外凸变形越来越显著;土工袋挡土墙的动土压力系数与墙体位移相对应,沿墙高呈非线性分布,中上部较大、下部较小;土工袋挡土墙的加速度放大倍数随着输入加速度和墙高的增大而增大,均小于水平加筋土挡土墙与刚性挡土墙。同时,针对土工袋挡土墙的破坏失稳模式,对顶部进行加筋处理,可以进一步提高土工袋挡土墙的抗震性能。     

复杂条件下黏性土主动土压力解析解`

为求得复杂条件下黏性土平面破坏土楔下的主动土压力系数,基于极限平衡理论及Coulomb土压力理论,考虑了挡土墙倾角、填土摩擦角、填土黏聚力、挡土墙背与土界面摩擦角和黏着力、黏性填土表面坡角、黏性土表面裂缝深度对黏性土主动土压力的影响,通过推导得出了以黏性土质量分量、超载分量、黏聚力分量主动土压力系数所表示的黏性土主动土压力计算公式。在特定条件下,本文解与经典的Rankine和Coulomb土压力理论计算结果一致,有较高精度,且既适用于黏性土,也适用于砂土,可应用于实际工程。     

砂袋挡土墙宽度对承载特性影响的试验研究

为了探讨砂袋挡土墙宽度是挡土墙设计过程中的关键因素,直接影响挡土墙的整体稳定性,通过砂袋挡土墙在墙宽分别为40、60、80 cm条件下的室内模型试验方法,研究了砂袋挡墙墙后填土沉降规律、墙面水平位移分布和墙背及墙内土压力分布规律。试验结果表明,砂袋挡土墙墙后填土沉降与墙体宽度成正相关;水平位移随墙宽度的增加逐渐减小,所以增加挡土墙宽度可以提高其整体稳定性;土压力随墙高度的增加先增加到最大值而后逐渐减小,成鼓型分布,距离墙背越远,土压力越小,随墙高度变化越不明显;可见砂袋挡土墙宽度对其承载特性具有较大的影响。     

绿色加筋格宾挡墙现场试验研究

对浙江省绍诸(绍兴-诸暨)高速公路K38+398 km断面的绿色加筋格宾挡土墙进行现场试验,测试竖向土压力、水平土压力、筋材拉应变和加筋体侧向变形的分布规律.研究结果表明:在施工过程中,墙趾附近的基底土体内存在应力主轴偏转现象;施工结束后,距墙趾1 m处的基底水平土压力和45°方向的土压力比竖向土压力大;挡墙内竖向土压力在筋长方向上呈非线性分布,在挡墙下部呈单峰形而上部呈双峰形;面墙后的水平土压力在施工期先增加后减小,沿墙高呈非线性分布,最大值发生在1/3H(H为墙高)处,实测水平土压力远小于理论主动压力和传统有面板加筋上挡墙的墙背水平土压力;筋材的拉应变在靠面墙侧最大,沿筋长方向逐渐减小,在筋材末端又略有增大;加筋体的侧向变形沿墙高呈鼓胀形,最大侧向变形也发生在1/3H处.     

挡土墙动力反应及稳定分析

本文应用动力非线性有限单元法研究了挡土墙动土压力问题,得出了挡土墙动土压力分布随振动强度、时间、振型和频率等变化的结论.根据分析所得的动、静应力分量,采用有限元与圆弧滑动法相结合的有限元一圆弧法,分析了挡土墙的抗滑稳定性.由此提出挡土墙的抗震设计应以动力稳定分析为主要依据.文中分别就几种不同墙高和基土厚度的算例进行了相应的稳定计算.同时指出了拟静力法的不足之处.     

悬锚式挡土墙结构设计与分析

悬锚式挡土墙是新型的组合式支挡结构.以两层锚定板的悬锚式挡土墙为对象,依据有限元分析结果,研究了悬锚式挡土墙的结构设计和稳定性分析方法.提出了以朗金主动土压力为基础的墙背土压力计算方法.给出了墙身结构设计要求和锚定板与拉杆的设计方法;并给出了基于悬臂式挡土墙的稳定性分析方法和基于锚定板挡土墙的折线破裂面稳定性分析方法.工程实践表明,给出的计算、分析和设计方法具有较强的应用价值.