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。     

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。     

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.     

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.     

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.     

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．     

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.     

基于墙后土体滑裂面的朗肯被动土压力的探索

摘要：基于前人从极限平衡理论出发而提出的朗肯土压力作用下的极限土体会出现滑裂面这一前提,推导了墙背与土体之间的摩擦力作用下墙背垂直的挡墙和仰斜式挡墙的朗肯被动土压力的公式,列表分析了墙背垂直挡墙的外摩擦角 对墙后土体破裂角 和朗肯被动土压力 的影响,并对比分析了仰斜式挡墙的倾角 对墙后土体破裂角 和朗肯被动土压力 的影响,在举例过程中也侧面印证了通过求导数计算被动土压力 时应该取破裂角 变化范围内的极小值。另外,通过公式对比及理论分析,提出了墙背与土体之间外摩擦角 的两种简便可行的理论测定方法。     

考虑土拱效应和平移的刚性挡土墙被动土压力

根据土拱效应原理,得到考虑填土内摩擦角和墙土摩擦角的平移模式下挡土墙的被动滑裂面倾角和侧向被动土应力系数,并将其用于水平微分层法的平移模式下的刚性挡土墙墙背被动土应力的分析中,得到被动土应力、被动土压力及其作用点的计算公式,并与朗肯理论、库仑理论、吴明法、侯键法、模型试验数据进行比较分析.结果表明:本文方法得到的平移模式下刚性挡土墙墙背被动土应力分布与模型试验结果吻合最好,且偏于安全的;被动土应力随填土内摩擦角的增加而增加,在墙顶附近随墙土摩擦角的增加而减小,在墙中下部却随墙土摩擦角的增加而增加;被动滑裂面倾角随墙土摩擦角增大而增大,随填土内摩擦角增大而减小.     

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...     

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.     

有限填土路堤挡土墙主动土压力研究

采用FLAC~(3D)软件建立有限差分数值模型,对有限填土路堤挡土墙的主动土压力进行研究,分析了挡土墙后有限填土由静止状态逐渐到主动极限平衡状态的过程,分别对有限填土条件下滑动面的发展规律及到达主动极限平衡状态所需要的位移、土压力的大小和分布进行了研究.结果表明:土体达到极限平衡状态所需要的位移随着路堤坡角的增大而增大;临界倾角小于依据库仑土压力理论得到的滑动面倾角;当墙后路堤边坡坡角增大至30°时,滑动面下部沿基岩面发展,上部在土体中发展;当基岩面倾角大于临界倾角时,采用库仑土压力理论将高估挡土墙的土压力.     

半无限倾斜粘性填土面朗肯土压力解析解

当挡土墙后填土为倾斜面粘性填土时,朗肯土压力理论应用不多．其原因在于一方面,采用朗肯极限应力分析方法难以获得解析表达式;另一方面,采用Terzaghi图解法需作若干个莫尔圆进行分析,其过程较繁锁．为此,作者通过较为简单的应力圆图解分析,推导出了此边界条件下朗肯土压力的解析公式．理论推导还表明,其它边界条件下朗肯土压力的解是其解的特例,从而证明了这些公式的正确性．此外,通过实例介绍了所推公式的应用方法．为便于应用,编写了计算机程序,可完成全部计算和绘图处理．实践结果表明,所推公式还可用来解决朗肯土压力理论应用范围内的其他问题,具有普遍适用的意义．     

临近地下室边墙挡土墙主动土压力解析解

随着工程建设的需要,特别是在临近地下室边墙修筑挡土墙时以半无限土体为基本假设的传统土压力计算公式不再满足需求。针对此类问题,以平面滑裂面为假设,将墙后土体分为上下两个隔离体,采用薄层单元法推导了临近地下室边墙挡土墙主动土压力计算的解析公式。公式考虑了墙土间黏聚力和摩擦角的影响,在特定条件下现行的土压力公式为特解,从而论证了计算方法的正确性。计算得到的黏性土极限破裂角不为定值;随着计算参数的变化而呈现不同的变化特征,因此在土压力求解时须重新计算破裂角。通过算例分析表明:在考虑墙土内聚力和摩擦角情况下,主动土压力明显小于朗肯解和文献解,其结果对实际工程有一定的参考价值。     

非极限被动土压力的近似计算方法

文章分析了位移对被动土压力的影响规律,发现被动土压力取决于挤压应力与位移的关系,因此,可用双曲线函数模拟挤压应力与位移的关系;在此基础上建立了非极限被动土压力的近似计算方法,给出公式中参数的近似表达式,并分析了内摩擦角与位移对被动土压力的影响;通过模型试验验证了该方法的合理性;最后,推导了非极限朗肯被动土压力理论,为被动土压力的计算提供一种新的方法.     

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。     

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。     

土体呈梯形分布的光滑直立型挡土墙土压力理论

尝试性地建立梯形土体的土压力理论(包括主、被动土压力),挡土墙被简化为光滑直立型.通过算例的数值分析发现,梯形土体的土压力理论给出的主、被动土压力均小于等于经典土压力理论Rankine公式和Coulomb公式的主、被动土压力,其差值在地表附近为0,当深度有一定增加时会出现,并随深度的增加而变大,且该差值在被动土压力中表现得更明显.结果表明,与新建立的关于梯形土体的土压力理论相比, Rankine土压力理论和Coulomb土压力理论会在一定程度上高估梯形土体的主、被动土压力.     

路基挡土墙土压力的极限分析法

针对传统黏性土路基土压力计算理论的不足之处,提出利用极限分析法计算黏性土路基挡土墙的主动土压力,把土的黏聚力作为一个单独的计算因素,推导出相应的计算公式,使之更适合于一般情况下的土压力计算,并通过算例与传统的计算方法相比较,表明极限分析法的正确性和有效性,可用于实际工程。