考虑变形的土压力有限元计算及参数分析

在分析土压力随变形发展规律的基础上,给出了一种新的考虑位移影响的土压力计算模型.用Matlab编制了排桩支护结构中单桩的计算程序,对典型算例进行了计算分析,并对影响基坑变形的各模型参数进行了分析讨论,得出了各参数对变形的影响变化规律.     

土压力计算的讨论

土压力计算在实际工程中是比较复杂的，一般均要进行简化处理。现在我们计算土压力常用的两种理论为朗肯土压力理论及库伦土压力理论，但两种土压力理论各有自己的假定及适用条件，在应用时需认真斟酌，选出与实际最接近的土压力理论进行计算土压力。     

考虑变形与时间效应的土压力计算方法研究

根据土压力的大小随挡土墙位移的变化而变化的特点，提出了考虑位移的土压力计算方法，并在此基础上推导了考虑位移的朗肯土压力理论。又根据土压力随时间的发展规律，提出了考虑时间效应的土压力计算方法。最后，提出了考虑变形和时间效应的土压力计算方法。     

深基坑桩锚支护体系非极限主动土压力演化特征与计算模式

针对基坑工程中桩锚支护结构土压力计算的复杂性和准确性问题,采用室内模型试验的方法,得到非极限主动土压力的3个演化特征:即土压力与水平位移呈现一定的线性特征;开挖工况与土压力动态变化密切相关;桩锚支护结构的临界位移值较刚性挡墙要小.依据上述演化特征给出近似假定条件,借助线性内插方法构建出能够考虑开挖工况影响的非极限主动土压力计算公式.将同类计算方法概化为凸优化理论中的线性规划模型,提出一种预估非极限主动土压力的加权组合计算模式.通过工程实例验证,该计算模式较经典土压力理论的计算精度更高.     

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.     

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的探讨

经典土压力理论均假定土体为半无限土体,而目前对于有限土体一般仍采用经典土压力理论,这与实际情况存在差异。本文根据实际工程情况建立了一种有限土体主动土侧压力计算模式,运用极限分析法虚功原理推导出了计算公式,运用VB6.0编制相关程序及对此进行计算分析,并与经典朗肯土压力理论计算结果进行了比较。     

对深基坑侧土压力计算理论与方法的分析和建议

建立在古典土压力理论基础上的深基坑侧土压力计算理论和方法,没有考虑围护墙的变形过程,普遍忽视了水的渗流效应及坑底土的超固结影响. 通过深入分析这些问题,消除了目前对土压力计算存在的模糊认识;对涉及以上几方面的土压力计算理论与方法提出了建议.     

基于模态测试的挡土墙土压力计算方法

对考虑位移的土压力计算方法进行研究,提出了一种基于模态测试和参数识别的土压力计算方法。首先,将土体等效成一系列弹簧来模拟,土压力统一表示为静止土压力和土压力增量之和,并假定土压力增量等于土体的地基反力系数和墙体位移的乘积;其次,建立了墙土系统简化动测模型,根据墙土系统的动力特性,提出采用改进多种群遗传算法识别土体的地基反力系数;最后,结合共同变形理论,进行迭代计算得到土压力分布形式,并通过与库伦土压力理论、实验结果进行比较,表明计算结果和实验结果吻合得较好。为未预先埋设土压力盒的在役挡墙的土压力确定提供了一种行之有效的方法。     

考虑非极限土压力的深基坑桩锚支护结构水平位移计算

针对目前基坑支护技术规程中缺乏桩锚结构实用变形计算方法,以及使用经典土压力计算方法存在缺陷的问题,在考虑非线性共同作用的弹性反力法研究的基础上引入考虑非极限状态的土压力理论,得到一种可同时考虑非极限土压力理论和支护桩与土相互作用的支护桩桩身水平位移计算方法,然后用迭代的方法结合数值解法计算支护桩水平位移,并用Matlab软件编写计算程序,最后采用工程实例对本算法合理性进行对比验证.验证结果表明,采用该方法计算结果与文献中实测结果吻合度较高,从而证明了该计算方法的良好适用性.该方法可为桩锚支护结构的变形计算预测乃至变形控制提供一定的参考.     

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.     

能量理论法计算主动土压力探讨

分析探讨了利用能量理论法计算挡土墙主动土压力,给出了主动土压力的计算公式,同时进行了例证分析,结果表明,该法比其它极限平衡法更接近实际.并且思路明了,计算简单是一种值得推广的好方法.     

考虑尺寸效应的小尺寸深基坑土压力与变形计算分析

基坑侧壁土压力分布是深基坑支护设计的主要依据,对于进行支护结构设计具有重要的指导作用。本文主要考虑尺寸效应对基坑土压力与变形的影响,建立小尺寸深基坑主动土压力计算模型。通过假定滑裂面并采用极限平衡理论进行土压力计算。然后,借助PLAXIS 3D有限元软件建立不同平面尺寸与深度的基坑三维有限元模型,进行基坑侧壁土压力与变形计算。根据计算结果得出不同平面尺寸的基坑土压力与水平侧移变化规律。并将有限元计算结果与朗肯主动土压力理论计算结果进行对比。受尺寸效应影响,小尺寸深基坑的土压力减小,剪切破裂角不再是定值45°+φ/2。研究结果将丰富小尺寸深基坑土压力计算理论,为此类基坑的支护设计提供参考。     

分离卸荷式板桩码头土压力计算方法

分离卸荷式板桩码头在传统板桩码头后方增设桩基卸荷承台,从而有效地改善了前墙受力变形特性.针对分离卸荷式板桩码头的特点和土体的具体情况,利用极限平衡理论、微元分析法等建立分离卸荷式板桩码头前墙土压力、前排桩桩后土压力以及后排桩桩后土压力的计算公式.以某港区10万t级分离卸荷式板桩码头为例,建立有限元模型,将土压力公式结果与数值模拟结果进行对比分析.结果表明两者吻合度较高,提出的土压力计算公式可用,并可为类似工程设计和结构计算提供一定参考.     

直槽沟埋式管道的垂直土压力计算模型

针对沟埋式管道中的钢塑转换结构件受到土壤载荷作用,容易发生断裂与变形而导致结构件失效,进而导致管道发生泄漏的问题,运用双剪切统一强度理论,推导并建立了适用于刚、柔性埋地管道的垂直土压力计算模型,通过算例对所建模型的有效性进行了分析与验证.研究结果表明:该模型考虑了主应力和回填土的影响,相较于马斯顿理论,该模型计算的压力降低了40%,为直槽沟埋式管道的垂直土压力计算提供一种新方法.     

浅谈挡土墙土压力的计算方法

目前尚没有较好的方法计算介于静止土压力与主动土压力或被动土压力之间的土压力。我们认为,挡墙土压力与静止土压力Eo、挡墙位移量Δx及挡墙高度有关。当挡墙离开土体时,原土体膨胀率越大,原土体的土压力E值越小;当挡墙在外力作用下挤向土体发生位移时,原土体受压缩率越大,原土体的土压力E值越大。据此原理,我们拟定了计算原土体的土压力E的计算公式。利用该公式不仅可计算出介于静止土压力与主动土压力或被动土压力之间的土压力,而且可计算出主动土压力或被动土压力。经与用传统法计算结果比较,其误差值很小,可推广用。     

考虑基坑位移及支护变形影响的土压力计算方法

基坑支护设计中,设计人员面临的最大问题就是土压力的计算。不同的设计规范之间对于土压力的计算有较大的差异,造成设计结构不够准确、统一。而且,由于土压力受很多因素的影响其大小并不是一成不变的,对基坑支护的安全形成重大的隐患。针对土钉支护的基坑,考虑了基坑开挖过程中的基坑位移及土钉支护结构的变形量对土压力造成的影响,重新定义考虑基坑水平位移及支护结构变形的土压力的计算及分布形式,并结合了实际的工程验证了其在工程上的适用性。     

低填方钢波纹管涵洞受力变形特性及垂直土压力计算

分析了填筑施工动态过程中钢波纹管涵洞的受力变形特性及管涵周围土压力分布规律,基于马斯顿理论,构建了一种垂直土压力的计算公式,结合试验数据和有限元计算对其进行验证.结果表明:应变随填土高度呈波动增长态势,在管侧填土高度为3.6m时,内外部测点应变出现最大值;填土完成后,内部测点存在受拉或受压状态,而外部测点以受拉为主;水平向和竖向变形随管侧填土高度的增加而增加,呈竖向椭圆形;管涵顶部的垂直土压力最大,垂直土压力系数随倾角的增大而增加.     

考虑渗流作用的非止水支护土压力计算

为了得出渗流作用下基坑中采用非止水支护结构土压力计算新方法,采用理论分析侧向圆弧渗流对土压力的影响,得到土压力的渗流等效系数,并采用算例结果分析的方法对土压力进行验证。研究结论表明,对于现行设计规范的土压力计算中没有考虑渗流的作用而又相似的基坑工程提供了可参考的土压力计算,并有助于新土压力计算理论的形成。     

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.