挡土墙主动土压力的极限分析法及其工程应用

针对传统挡土墙土压力计算理论的局限性,运用极限理论分析荷载,用能量理论计算挡土墙的土压力.以挡土墙中最为重要的重力式挡土墙为例,分别用库仑理论和能量理论对挡土墙进行土压力计算,并对进行稳定性验算.比较分析计算结果,表明能量理论比库仑理论更具有广泛性、有效性和准确性,能量理论更加适合一般挡土墙的土压力的分析和计算,更具有工程意义.经对比分析挡土墙完全处于稳定状态.     

对折线墙背上主动土压力和挡土墙稳定状态的研究

基于土的塑性极限分析理论，考虑墙后为无粘性填土的情况，对折线型挡土墙背上的主动土压力和挡土墙抗倾覆稳定状态等进行了较为系统地研究。综合挡土墙上的最大主动土压力和最小抗倾覆安全系数两方面的研究，认为折线挡土墙背优化的Ｈ１／Ｈ值在０．５左右为好。     

考虑土拱效应的非极限主动土压力计算方法

针对平动模式下的刚性挡土墙,提出了考虑土拱效应的非极限主动土压力计算方法。考虑墙体平动位移对墙后填土内摩擦角与墙土界面上的外摩擦角的影响,建立了内外摩擦角与位移之间的关系式。对未达到极限位移的挡土墙,分析墙后小主应力拱的应力状态,并结合位移与摩擦角之间的关系,把主动侧土压力系数与挡土墙位移联系起来,将其用于水平微分单元法求解平动模式下挡土墙非极限主动土压力,给出了考虑土拱效应的非极限主动土压力分布、合力及作用点的理论公式,并与不考虑土拱效应的非极限主动土压力计算方法进行了比较。结果表明:该方法可行有效;土压力合力大小相等,但合力作用点与土压力分布存在明显差别;研究成果可为相关工程提供参考。     

山区公路加筋格宾挡墙设计研究

文中研究了加筋格宾挡土墙在山区公路中的稳定性。运用莫尔-库仑理论分析了筋-土相互作用机理,并对典型断面挡墙系统组成、材料、地质等参数取值及其计算方法进行了说明。采用简化毕肖普法对挡墙系统内部整体稳定性、整体稳定性进行分析计算。采用库尔曼图解法计算土压力,分析了外部稳定性。等效基底压力则采用了梅耶霍夫分布。结果表明,山区公路路基采用加筋格宾挡土墙是安全可行的。     

路基挡土墙抗滑稳定的极值分析

本文以塑性理论为基础，将挡土墙、填土和地基视为相互作用的整进行抗滑分析。该方法不需计算土压力，并可给出抗滑安全系数的极小值。     

平动模式下挡土墙非极限状态主动土压力计算

改进了极限平衡理论,用于非极限状态主动土压力的研究。对挡土墙后滑动楔体的片体单元进行了分析,建立了关于非极限状态主动土压力强度的一阶微分方程,得到了平动变位模型下,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理论公式,将计算所得结果与模型试验数据进行对比分析。结果表明:墙体平动变位模式下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理论公式的计算结果与已有模型试验结果基本吻合。     

不同受力状态下重力式挡土墙稳定性对比分析

以库仑土压力理论为基础,以计算的偏心距e为控制因素。若e≥0即墙后土体主动推挡土墙,则采用主动土压力公式计算;若e<0即挡土墙主动推墙后土体,则取定e=0反算墙后土体的土压力,并以此土压力对挡土墙进行设计。分析给出了主动土压力和修正后土压力作用下重力式挡土墙稳定性计算结果对比,得到出了一些结论。     

非极限状态主动土压力与填土张拉裂缝研究

为了进一步完善非极限状态主动土压力计算中的不足,并就填土张拉裂缝深度的理论计算展开研究,以复杂工况下刚性挡土墙为研究对象,综合考虑挡土墙变位模式、填土种类、墙背与填土面倾角、墙土摩擦、填土张拉裂缝影响及超载作用等因素,基于薄层单元法,并结合墙土相互作用强度参数与位移的非线性关系,推导得到一种非极限状态主动土压力计算公式;通过与文献特例、试验数据比对,验证了所构建公式的合理性。当墙背填土为黏性土时,利用土压力计算公式及挡土墙模型中的几何关系,建立了填土张拉裂缝深度与挡土墙位移的关系方程,并绘制出不同影响因素下裂缝深度随挡土墙位移的变化曲线,其变化规律与模型试验结果基本吻合。研究结果表明:考虑因素的增多使得非极限状态主动土压力计算过程变得复杂,但假设条件与实际工况更加接近,其计算误差得以降低,且通过迭代法计算方程可以得到满意的数值解;张拉裂缝开展深度随挡土墙位移呈非线性增长,在位移初期增长较快,而接近极限位移时裂缝开展趋于稳定;不同因素对于填土张拉裂缝开展产生的作用存在差异,其中填土内摩擦角和黏聚力影响显著,超载和填土面倾角影响次之,墙背倾角影响最小;降低填土抗剪强度,增加超载以及选择仰斜式挡土墙均有助于抑制张拉裂缝的开展。     

一种非极限状态主、被动土压力计算方法

为了完善非极限状态主、被动土压力计算方法中的不足,以刚性挡土墙为研究对象,采用加权组合的数学思想构建了一种非极限状态土压力计算模式。利用非极限状态土压力与静止土压力、松弛应力、挤压应力三者的关系方程,并引入松弛应力发挥系数和挤压应力发挥系数,分别推导得到非极限状态主、被动土压力的加权组合计算模型;借助非极限状态侧土压力系数与填土内摩擦角、墙土摩擦角的关系式,得到一种求解加权组合计算模型的计算方法;通过引入非极限状态墙土摩擦角与位移比的关系公式,在非极限状态土压力与挡土墙位移之间建立了对应关系。结果表明:本研究方法与经典理论计算结果基本吻合,验证了边界条件的合理性;当挡土墙位移处于非极限状态时,本研究方法较已有文献方法的计算结果更接近于试验数据;本研究方法考虑了非极限状态侧土压力系数与土体内摩擦角、墙土摩擦角的非线性关系,更适用于实际工况;在松弛应力发挥系数、挤压应力发挥系数作为加权组合计算模型中的权重,可以直观反映出应力变化对于非极限状态主、被动土压力的影响程度,为构建土压力计算模式提供了思路;由于墙土摩擦角实测数据偏少,其数值演变规律有待进一步探明,导致本研究方法的计算精度仍有一定提升空间。     

桩板式挡土墙土压力极限上限分析

桩板式挡土墙被广泛应用在铁路公路等领域的滑坡治理中，合理分析挡土墙土压力至关重要。依据试验结果，总结桩间土体局部失稳空间几何特征，并将局部失稳土体视为由无数三角形薄片组成，建立桩板式挡土墙土压力三维计算模型。基于极限上限法，计算桩后局部失稳土体外力做功功率和内部能量耗散，建立能量平衡方程式，推导出桩间挡土墙土压力表达式。将挡土墙土压力三维计算结果、二维计算结果和相同条件下试验结果进行对比，发现三维计算结果与试验结果基本一致。桩板式挡土墙土压力计算方法可为实际工程提供一定理论依据。     

挡土墙结构稳定性的可靠度分析

在简要介绍结构可靠度分析中的一镒二阶矩中心点法的基本概念后，建立了挡土墙结构稳定性的可靠度分析基本模型，并以一个策略式挡土墙为例，说明了其稳定笥的可靠度分析的具体方法，最后改进了参数的敏感性分析。末文的成果可为实际工程设计和规范编制提供参考。     

组合位移模式下刚性挡土墙非极限主动土压力

合理确定水平土层间剪切作用是计算任意位移模式下挡墙土压力的关键,相关计算理论在考虑剪应力时缺乏一定的理论依据和试验支撑。针对组合位移模式下的刚性挡土墙,首先基于考虑位移效应的Mohr应力圆,得到由土拱效应导致主应力偏转所产生的剪应力;在此基础上,由直剪试验比拟土层错动作用,建立了剪切系数与位移模式参数n的幂函数关系式。将其应用于改进的水平层分析法,得到了组合位移模式下刚性挡土墙非极限主动土压力的求解方法。某些单一位移模式下挡墙土压力理论解为本文的特解,说明本文理论推导的可靠性。参数研究表明:RTT模式下,非极限主动土压力呈凸曲线分布,峰值位置随n的增大而上移,且高于已有理论解;RBT模式下,非极限主动土压力呈凹曲线分布,其曲率大于已有理论解;随着n的增大,合力作用点位置会降低,降低幅度与墙顶位移呈正相关;合力作用点位置随墙土摩擦角与内摩擦角比值的增大而增大,当墙土摩擦角大于0.7倍内摩擦角时,增长幅度尤为明显。     

平移模式下挡土墙墙背土侧压力系数的计算

根据库仑土压力理论中墙背滑动楔体整体达到静平衡的基本原理，假定沿墙高方向，土与墙背的摩擦角均达到极限值，从墙背处土体主应力偏转的应力状态分析出发，得到墙背处的主应力偏转角和土侧压力系数的计算公式；把土侧压力系数用于水平层分析法，建立了竖向土压力的基本方程，求解该方程，导出了挡土墙主动土压力、土压力合力及其作用位置的理论公式。经比较，该方法与其他方法对土侧压力系数的计算结果基本一致，所得的挡土墙主动土压力计算结果与模型试验结果也较为吻合。     

齿坎式路基挡土墙抗滑稳定性的现场试验研究

以一系列的现场试验为基础，研究了齿坎对挡土墙抗滑稳定的作用，以及不同齿长对挡土墙抗滑稳定性的影响，并用极限平衡理论进行分析计算，从而得出结论：尽管齿坎较短，但对挡土结构物的抗滑作用甚大，在试验齿长范围内，抗滑力与齿长呈正比，当抗滑力达到极限值时，齿前土压力达到被动土压力值，而齿后主动土压力为零。     

基于平面应变的极限土压力模型

通过对墙后处于极限平衡状态下的欲滑动土楔体进行分析，建立起挡土墙上极限土压力的泛函模型，辅之以变分法，将求解挡土墙上的极限土压力归结为一个变分问题。表明求极限土压力与确定墙后土体极限滑裂面的方程在此是相伴进行的。     

非线性破坏准则下土体剪胀性对地震主动土压力的影响

该文基于极限分析上限法,提出一种可以综合考虑土体强度非线性及剪胀性的主动土压力系数的计算方法。在引入非关联流动法则的基础上,借助切线技术将非线性强度参数转化为线性参数。考虑地面超载以及地震力作用的影响,推导了各项外力功率和内能耗散功率的表达式,建立能量极限平衡方程,进而获得主动土压力的显式解,并最终获得主动土压力系数的最优上限解。参数分析表明:主动土压力系数随非线性系数、水平地震力系数和地面超载的增大而增大,随初始黏聚力和剪胀系数的增大而减小。通过算例说明在边坡挡土墙的设计中,非线性系数及剪胀系数应予以重视。     

考虑地基固结的挡土墙土压力有限元法分析

应用有限元程序建立了考虑地基固结的挡土墙后土压力分析平面应变计算模型,研究了等效交通荷载作用和工后固结阶段挡土墙土压力与土体水平位移分布规律。计算结果分析表明：挡土墙与土体之间的相对位移决定了土压力分布规律;在外部荷载作用下挡土墙形成刚体旋转与平行移动的混合位移模式,该模式决定了土压力沿深度的变化规律;固结变形导致的土压力与水平位移变化与荷载作用下的土压力与水平位移变化规律类似但方向相反。     

重力式挡土墙地震土压力计算方法及抗震措施研究

对重力式挡土墙在地震荷载作用下的破坏机理和破坏形式及其原因进行系统地分析,基于上述研究,结合库伦土压力理论基本假设,同非地震荷载作用下重力式挡土墙的土压力计算方法进行对比分析,提出了重力式挡土墙在地震荷载作用下的土压力计算方法,针对不同破坏形式给出了合理有效的抗震措施。     

超载作用下路肩挡墙附加主动土压力计算探讨

基于土的塑性极限分析理论，探讨矩形均布超载作用下，路肩挡墙上产生的附加主动土压力大小和分布，并提出相应算例。     

加筋格宾支挡的路基边坡稳定性分析

以蓝山湘江源至高塘坪公路段为工程背景,根据构建的格宾及土体格栅的路基边坡主动和被动破坏模式,运用极限分析原理获得了路基边坡挡土墙发生主、被动破坏时土压力的上限解。并以此为基础,揭示了土体强度参数、格栅加固方式等因素对边坡稳定性和主、被动土压力的影响规律。最后,借助数值分析软件对该路段的边坡稳定性进行了数值模拟研究,可为工程路基边坡施工和支护提供借鉴。