墙背及填土面倾斜刚性墙承受的地震主动土压力研究

地震多发区的刚性挡土墙设计,确定地震主动土压力大小及合力作用点位置至关重要,但以往国内外学者多采用拟静力学法进行分析计算.为使理论分析更贴近实际,设地震时墙后填土受到正弦式稳态振动作用并考虑时间和相位差,采用拟动力学的极限平衡方法(仍假定土中破裂面为平面),分析并建立了无粘性填料的墙背及填土面倾斜刚性挡墙地震主动土压力系数、压应力分布及其合力计算公式.在此基础上,探究了填土摩擦角φ、墙背与土摩擦角δ、墙背倾角α、填土面倾角i以及水平与竖向地震加速度对最危险破裂面倾角θ、主动土压力系数及土压应力分布的影响.与已有分析方法比较,该文提出的地震主动土压力呈非线性分布的结论更加符合工程实际.     

泥水盾构隧道开挖面被动破坏研究进展

泥水盾构施工过程中,压力舱内泥浆压力梯度很难与地层土水压力梯度保持一致,尤其是大断面时,其顶部泥浆压力显著大于地层土水压力,致使开挖面面临严峻的被动破坏风险,因此有必要对盾构隧道开挖面被动破坏的研究进展进行总结和分析,指出泥水盾构砂土地层开挖面被动破坏研究中存在的问题。从极限分析法等理论研究、数值模拟及模型试验3个方面总结盾构隧道开挖面被动破坏研究进展,并分析研究中存在的问题。主要结论如下： 1）目前缺少砂土地层中泥浆冲破泥膜、发生劈裂破坏及其对开挖面稳定性影响的相关研究; 2）受到试验条件的限制,尚未开展大直径开挖面被动破坏,尤其是气压支护-带压开舱等危险工况下开挖面稳定的离心模型试验; 3）离心模型试验采用刚性板模拟盾构开挖面,与土体实际的受力和变形情况存在较大的差异。最后,对今后的主要研究方向提出建议。     

挡土墙被动土压力破裂线及土压力分布变分解

为求解挡土墙被动土压力破裂曲线和土压力分布,取墙后填土的水平微分单元为研究对象,根据水平方向和竖直方向的力平衡以及力矩平衡,推导出基本微分方程。再通过求解出土压力分布表达式,推导出总的土压力泛函,利用欧拉方程求解泛函极值,其极大值就是被动土压力,极值曲线即是土体的破裂曲线。最后,利用基本求解思路,提出了挡土墙光滑情况下的滑裂曲线及土压力分布形式。     

受地震影响挡土墙主动土压力的计算

本文按库伦土压力理论对在水平地震力作用下的挡土墙的主动土压力的受力状态进行静力分析，从而导出了在最不利状态时的破裂角，与之相对应的地震时的最大主动土压力，文中附有计算示例，可供设计，施工应用。     

基于粒子群算法的粘性土主动土压力计算方法

假定挡土墙后滑动面为库伦平面滑裂面,基于能量法,推导出了适合与砂性土与粘性土的主动土压力计算公式,然后引入粒子群智能优化算法,对最危险滑动面所对应的破裂角在变量范围内进行全局搜索。运用本文方法分别对墙后填土为为砂性土和粘性土的挡土墙土压力进行计算,发现对于砂性土,优化方法得到的破裂角与理论精确解完全一致;对于粘性土,方法计算结果与实测结果相对误差为5.5%。     

公路高大加筋土挡墙设计方法的研究

在室内模型试验和野外４３．７５ｍ原型墙测试研究的基础上，理论分析提出了高大加筋土挡墙的合理破裂面形式、筋带拉力计算式与面板后侧压力、垂直土压力与筋带锚固长度等计算方法，据此编制了计算分析的ＣＡＤ软件。     

基于主应力迹线的有限土挡墙主动土压力计算方法

有限填土土压力分析中常用水平薄层分析模型以期得到墙后土压力强度分布公式,而水平薄层模型中其实际受力情况是土压力计算中最关键之处。为得到水平薄层各点实际受力情况,在现有理论基础上,首先基于墙土间摩擦必然引起挡土墙后土体主应力方向发生偏转的力学机理与特点,引入主应力迹线概念,探讨了挡土墙后主应力迹线型式,得到土体各点的主应力偏转规律,最终得到各点实际受力情况。然后在此基础上,改进了水平薄层法受力模型,建立两侧墙背垂直且粗糙、填土面水平的有限土体主动土压力计算方法。最后通过与现有有限土体挡土墙土压力计算理论进行分析,验证了本文土压力理论的合理性与可行性。     

土压力计算方法新探

本文在对挡土墙及其它边界条件所做的假定的条件下，从分析破裂面上方微三角湍楔体的静力平衡条件出发，导出了主动土压力和被动土压力的计算公式。     

基于位移的PHC管桩-土相互作用计算方法

在预应力高强混凝土（PHC）管桩-土相互作用低周往复荷载拟静力试验的基础上,研究桩身水平变形和桩侧土压力分布规律和计算方法,提出基于位移的桩-土相互作用计算方法,并与常用的M法和土压力（p）-桩身位移（y）曲线法等进行了比较。研究结果表明：应变换算法、M法以及p-y曲线法在计算桩身水平变形时存在较大误差;桩侧土压力分布规律为沿桩深度方向先增加后减小并在一定深度内反向;同时,随着位移荷载的增加,较浅层土压力增加较快,最大接近极限被动土压力,而较深层土压力增加相对缓慢;采用M法计算得到的桩身内力与变形呈线性变化,会高估桩身的承载能力,给抗震设计与计算带来不利影响,偏于不安全;p-y曲线法计算得到的桩身内力与变形关系没有明显的破坏与下降段,高估了桩-土体系的延性,偏于不安全,也与试验结果相差较大;提出的基于位移的桩-土相互作用简便计算方法能较好地计算静载或周期性荷载作用下桩基的内力、变形以及桩周土压力,可为有关规范的制定提供参考与借鉴。     

高路堤返包式加筋土挡墙的试验研究

为研究高路堤返包式加筋土挡墙结构的荷载状态和筋土相互作用,以我国西南山区一典型的高路堤返包式加筋土挡墙为工程依托,其上部为8 m高的未加筋路肩,下部为14 m高的返包式土工格栅加筋路堤,现场安装土压力盒及筋带柔性位移计,开展为期1 a的现场监测试验,深入分析加筋土体内部垂直土压力、土工格栅应变的分布规律以及加筋土挡墙的潜在破裂面形式。测试结果表明:格栅的网兜效应在土体中形成托举力,使得土工格栅可以有效改善筋土复合体内部的应力分布,减小垂直土压力;对于上部有路肩填土作为超载的加筋路堤挡墙结构,其加筋土体可划分为"斜坡荷载影响区"和"垂直荷载影响区",两区分界位置附近的垂直土压力和土工格栅应变均出现峰值;土工格栅应变沿筋长方向呈非线性分布,距离坡面4 m内的土工格栅变形在工后有随时间增大的趋势,但筋带最大拉伸应变仅为1.32%,筋带受到的最大荷载不超过40 kN/m,远小于其极限拉伸强度(165 kN/m);由实测筋带变形推算的潜在破裂面与采用GeoStudio和Geo5数值计算的潜在破裂面趋势较为一致,但数值计算的潜在破裂面相对于实测推算更靠近加筋土体内部,路堤的整体稳定性更高,数值计算结果偏于安全。     

关于重力式挡土墙设计中安全经济问题的探讨

在已建的重力式挡土墙中，常发生意外的破坏事故。设计方面的原因，主要是墙背填料的计算参数选取失当。库仑土压分布计算公式的理论计算与实际不尽相符。应用《墙背土压力分布计算的新理论及其工程应用》一书中的方法，可以杜绝由于土压力分布计算结果失实造成的不安全事故的发生     

基于DEM分析的有限宽度填土主动土压力计算

在城市商业密集区或山区岩石区域修建的挡土墙结构,存在大量靠近已有坚固墙壁或岩壁情形,此时其后填土空间将被限制,而其主动破坏模式与土力学经典模型存在较大差异。引入离散单元法(DEM)方法,对挡墙后无粘性填土在平动模式下的破坏模式进行了分析。结果表明,此时,墙后填土的破裂面无法贯穿整个填土,其为通过墙踵的局部直线型破裂面,即由上矩形部分和下三角形部分组成的梯形截面,破裂面倾角与土体内摩擦角相关。在此基础上,基于极限平衡分析,对梯形滑动面采用薄层单元法建立了主动状态土压力强度的微分表达式,由此导得墙后有限宽度填土的主动土压力计算方法,计算结果与已有试验测试结果吻合良好,表明该方法的合理性。     

台阶式格栅加筋挡墙潜在破裂面计算模式研究

基于自洽理论建立了筋土复合材料力学模型,对不同台阶宽度的格栅加筋土挡墙的塑性区进行了有限元分析。研究了其塑性区的发展和贯通过程,对台阶式格栅加筋土挡墙的塑性区分布规律进行了讨论。研究表明,加筋土直墙的塑性区分布接近于0.3H破裂面的假定,但台阶墙的塑性区分布与直墙有显著差异,且随着台阶宽度的变化而变化。提出了适合于不同台阶宽度的格栅加筋土挡墙潜在破裂面的计算模式,当上阶挡墙前趾位于下阶挡墙的主动区内时,该破裂面为一连续曲面;当上阶挡墙前趾位于下阶挡墙的过渡区内时,该破裂面为分段曲面;当台阶宽度为0时,该破裂面可退化为0.3H破裂面。该计算模式具有较好的通用性,能适用于具有不同台阶宽度的加筋土挡墙。     

有限土体主动土压力数值计算及参数分析

为研究填土宽度、粘聚力、内摩擦角和计算深度等对墙后有限宽度土体主动土压力分布的影响,建立有限土体数值计算模型,结合工程算例,将有限元法与前人提出的几种有限土体主动土压力计算方法进行对比分析。结果表明,在同一深度处,有限土压力随土体粘聚力的增大而减小,随摩擦角和计算宽度的增大而增大;主动土压力随有限土体宽高比的变化呈上凸曲线,在一定填土宽度范围内,墙背和已有建筑物墙背越粗糙,摩擦系数越大,主动土压力越大;有限元法的分析结果与基于极限平衡理论及平面滑裂面假定的有限土体主动土压力计算方法的结果最相近。     

悬臂式挡土墙土压力计算方法对比研究

悬臂式挡土墙设计时可采用库仑理论计算公式或弹性理论进行土压力计算,这两种计算方法在计算土压力荷载时存在差异,将会影响设计结果。通过理论分析和设计对比的方法,对比了两种计算方法产生差异的原因及对结构内力和配筋的影响,对比了一般工况和地震工况下的悬臂式挡土墙设计结果,并对在不同工况下运用库仑理论和弹性理论设计的特点和适用性进行分析。研究发现,破裂面是否交到荷载土柱是采用库仑理论设计的关键因素,在地震工况下设计时,弹性理论未能完全考虑地震影响。     

挡土墙破裂面交于外边坡土压力计算公式的推导

本文根据库仑理论和公式，推导出重力式挡土墙破裂面交于外边坡情况下的土压力计算公式，可以很方便地计算该种情况下的土压力。     

深大沉井下沉阻力的现场监测

分析刃脚土阻力与侧壁摩阻力的大小和变化规律是沉井设计计算的重要内容,现有规范中所给的计算方法是否适用于大型沉井基础的设计计算,还需进一步验证。为此,通过布置刃脚踏面土压力传感器、侧壁土压力传感器以及GPS沉井姿态监测系统,对沪通长江大桥主墩沉井的下沉阻力开展了现场监测。结合大量现场监测资料,分析了大型沉井基础下沉期间的下沉机理与下沉阻力分布特征,对目前沉井下沉阻力计算中常用的规范和计算方法的适用性进行了分析,结果表明:目前的设计计算方法在计算刃脚土阻力时均未考虑刃脚所在土层前期固结压力的影响,因此,此类计算方法仅适用于沉井入土深度较小、刃脚所在土层前期固结压力不大的情况,当沉井入土深度较大时,计算值与实际值相比明显偏小;由于压力松弛效应,沉井侧壁摩阻力随入土深度的增大呈先增大后减小的变化规律,压力松弛区影响高度≥5 m。另根据现场监测结果,提出了侧壁摩阻力分布简化模型,分为以下3个阶段:第1阶段为线性增加阶段,侧壁摩阻力分布模式为三角形分布;第2阶段为压力松弛影响阶段,侧壁摩阻力分布模式为三角形分布+倒三角形分布;第3阶段为压力松弛下移阶段,摩阻力分布模式为梯形分布。研究结果可为沉井设计计算方法的优化提供参考。     

被动土压力非线性分布浅析

本文从微单元土层力学平衡的角度，推求出直线破裂面时被动土压力的大小和分布问题，论证了其分布的非线性性质，对于库仑理论在概念和使用上进行了拓广，有一定实用性。     

支挡结构土压力问题综述

本文通过对土压力计算理论发展的回顾，指出各种理论存在的主要问题。同时，分析总结了不同填料情况下，不同位移形式的土压力分布规律，探讨了支挡结构土压力理论发展了方向和前景。     

抗滑桩对桥梁桩基受力变形影响的模型试验研究

通过室内模型试验研究了加载过程中桥梁桩基与抗滑桩桩顶位移、桩身应变、桥梁桩基前后土压力、抗滑桩桩前土压力的变化,得到两者的受力变形特性,并确定了模型试验中桥梁桩基和抗滑桩的破坏模式。研究表明,两者桩身弯矩分布均为抛物线形式分布,抗滑桩与桥梁桩基最大弯矩均位于岩土交界面与滑动面之间;两者桩基破坏面也均位于岩土交界面与滑动面之间;抗滑桩与桥梁桩基滑动面以上段桩前土压力分布均为倒三角形分布形态,在滑动面处土压力基本为0,桥桩桩后土压力分布成“S”形分布,压力峰值位于滑动面下方及桩顶处;抗滑桩先于桥梁桩基发生破坏,下滑力主要由抗滑桩承担,随着下滑力的增加,抗滑桩承担荷载比例增大;抗滑桩与桥梁桩基桩顶水平位移变化规律基本保持一致,在加载初期桥梁桩顶水平位移变化幅度小,随着荷载的增加其变化幅度逐渐增大,两桩之间相互作用越加显著。