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。     

半填半挖路基挡土墙静止土压力计算

半填半挖路基挡土墙后填土属于有限填土,当挡土墙为重力式且修建在坚硬的基岩上,挡土墙刚度大变形小,墙后填土处于弹性平衡状态,土压力按照有限填土的静止土压力计算更加合理.基于已激发内摩擦角的概念,通过对墙后填土应力莫尔圆的分析,建立了半填半挖路基挡土墙后有限填土静止土压力的计算方法.针对挡土墙墙背和基岩倾斜面与水平面夹角不同,以及与填土之间摩擦角不同的各种情况,分别给出了静止土压力系数的计算公式.工程设计中应根据实际情况合理选择相应的公式进行土压力的计算.     

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%。     

重载交通下锚拉悬臂式挡土墙受力特性研究

为研究重载交通下锚拉悬臂式挡土墙的力学响应规律,按照几何相似原则和车轮荷载当量圆换算关系,设计了模型试验,监测并分析了不同等级载荷下锚杆轴力、空间土压力、挡土墙侧向位移的分布特征。研究结果表明:锚拉悬臂式挡土墙在顶部车轮荷载作用下,锚杆轴力及锚杆上部沿轴向竖向土压力在锚固段中间位置荷载集中效应显著;锚杆上部竖向土压力较锚杆两侧及锚杆底部偏大;挡土墙侧向土压力的竖向分布及横向分布都在锚固端位置出现集中现象;挡土墙的侧向位移曲线在锚杆作用位置处出现明显拐点,卸载后,挡土墙的侧向位移回弹量较小。该结论的得出对锚拉悬臂式挡土墙的设计与施工具有一定的参考价值。     

互锚式挡土墙土压力分布规律研究

互锚式挡土墙具有整体性好、抗震能力强等特点,但由于锚杆的互锚作用,其土压力的分布规律较传统挡墙差异很大。为研究互锚式挡土墙的土压力分布规律,进行了室内模型试验和FLAC3D数值计算。模型试验在墙后不同填土深度埋设土压力盒,监测了墙不同填土高度的竖向土压力、侧向土压力以及土压力的横向分布。对照模型试验结果,利用FLAC3D数值计算对模型试验结果进行了验证。结果表明:互锚式挡土墙土压力分布存在明显的三维土拱效应;竖向土压力、侧向土压力和横向土压力均呈非线性分布;竖向和侧向土压力的峰值出现在锚杆附近。     

直立模块式土工格栅加筋土挡墙试验研究

通过埋设水平土压力盒、柔性位移计，对模块式土工格栅加筋土挡土墙墙后的水平土压力和格栅水平变形进行了系统监测，得出土工格栅的受力是随填土高度的增加而增加，挡墙后的水平土压力随填土高度的增加是先大后小，其原因是土工格栅在初期受力较小，后期受力变大的原因。     

考虑温度作用的顶部搭板悬臂式挡墙分析

设计仅用来支挡土压力的悬臂式挡墙在墙顶搭板后,其墙身结构受力特征会发生显著改变。现在分析悬臂式挡土墙土压力计算方法的基础上,建立了悬臂式挡土墙三维数值计算模型,研究其顶板温度作用对悬臂式挡土墙结构受力的影响。计算结果表明:在土压力和顶板升温共同作用下,挡土墙外侧中部的最大拉应力超过混凝土最大抗力,立墙外侧中部将产生裂缝;在土压力和顶板降温共同作用下,挡墙内侧底部最大拉应力超过混凝土最大抗力,立墙内侧底部将产生裂缝。有限元计算结果与实际情况基本相符,说明计算结果可信,符合实际情况。据此,对结构病害提出了加固建议。     

列车荷载对衡重式挡土墙土压力及稳定性影响研究

利用FLAC-3D建立起三维有限差分衡重式挡土墙模型,研究分析了在墙后填土自重荷载和列车动荷载作用下,挡土墙墙背土压力变化规律,并分析了挡土墙水平作用力、抗滑和抗倾覆稳定系数随车速的变化规律。结果表明:荷载对挡土墙的影响主要集中在上墙的中下部,车速对水平土压力作用点位置以及挡土墙稳定性影响不大。     

基于拟动力方法的地震条件下挡土墙主动土压力研究

为了研究地震条件下挡土墙的主动土压力,基于传统的滑楔体极限平衡理论,采用拟动力方法,得到了地震条件下主动土压力的计算公式以及临界破裂角的解析解.主动土压力的计算公式考虑了地震力、挡土墙后填土的内摩擦角和粘聚力、挡土墙与后填土之间的摩擦角和粘聚力、挡土墙的倾角以及超载角等影响因素,并分析了这些因素对临界破裂角和地震主动土压力系数的影响.研究结果表明,当不考虑土体放大系数和挡土墙后填土的粘聚力的影响时,临界破裂角小于Mononobe-Okabe方法计算出的破裂角;临界破裂角随着土体放大系数的增大而减小;地震主动土压力系数随着地震系数、挡土墙倾角或者超载角的增大而增大,随着挡土墙后填土的内摩擦角或者土体放大系数的增大而减小,随着挡土墙与后填土之间的摩擦角的增大表现为先减小后增大.     

土压力计算方法的若干改进意见

本文结合挡土墙土压力计算方法存在的问题，论述了砂性土、粘性土土压力和大小及分布规律；提出了分层计算土压力的方法，并与现行标准图计算做了比较。     

土工格栅加筋土挡土墙在南北高速公路中的应用

叙述了土工格栅加筋土挡土墙的设计要点，着重介绍了土压力的测定方法及其规律，还对加筋土挡土墙与重力式挡土墙进行了经济对比，表明了加筋土挡土墙节约投资６７１０５元，占重力式挡土墙价的２８％。     

本期导读

<正>研究重载交通下锚拉悬臂式挡土墙的力学响应规律,按照几何相似原则和车轮荷载当量圆换算关系,设计了模型试验,监测并分析了不同等级载荷下锚杆轴力、空间土压力、挡土墙侧向位移的分布特征……重载交通下锚拉悬臂式挡土墙受力特性研究(于一凡等,P1)     

填土碾压对挡土墙土压力和位移的影响分析

路基挡土墙是城市道路中的常见结构物,具有节约空间、减少路基填方等优点。在路基填筑过程中,填土荷载和碾压荷载都会对挡土墙产生挤压作用,导致挡土墙承受侧向应力并产生位移。该文结合盐城市范公路某标段路基填筑施工,在现场埋设土压力盒和测斜管进行试验研究,得到了土压力和位移的发展规律。路基中垂直土压力主要由土体的重力引起,基本随土体深度呈线性分布。在碾压过程中对墙背水平土压力影响很大,填土不高时水平土压力接近于被动土压力,但随着填土高度增加其增长速度放缓,在填土1.0~1.4m高度达到最大值后出现明显下降,最后趋近于静止土压力。挡土墙位移基本是绕墙底的转动位移,施工前期位移增长缓慢,到后期填土接近墙顶时位移发展很快。最后利用有限元软件很好地模拟了路基中土压力的分布和挡墙位移。     

列车荷载作用下墙高对重力式挡墙土压力影响

通过弹性—非线性三维有限元程序,计算分析了在墙背填土自重荷载、换算土柱静荷载和列车动应力荷载作用下,墙高的变化对重力式挡土墙墙背土压力大小及分布形式的影响。     

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。     

不同土性下L型挡土墙土压力研究

运用有限元法对L型挡土墙在不同土性的填土情况下分层逐级填筑进行了模拟,重点分析了填料强度对土压力的影响、挡墙基底应力分布情况和材料刚度对墙体受力的影响规律,结果表明:当砂性填土φ＞30°,墙背水平侧压力将趋于相等; 粘性填土c＞20 kPa时,墙背水平侧压力不再受φ值影响而趋于相等;无论是砂土还是粘土,当填土材料强度达到一定程度时,其挡墙外部检算安全系数将在一个稳定值附近波动,墙背土体未达到极限平衡状态;挡墙基底应力分布呈“马鞍形”,基底平均应力［σ］＜140 kPa;地基刚度对土压力影响比填料小。     

锚拉式柱板墙土压力试验研究

以一高速公路轻型支挡结构监测项目为依托,对锚拉式柱板墙挡板背土压力进行了现场测试,分析了锚拉式柱板墙挡板背土压力随深度、时间变化的分布规律,探讨了理论计算值与实测值差异的原因。结果表明：土压力与填土深度并非线性关系,当达到一定深度后反而减小。土压力计算值相对于实测值偏大,最大值都出现在墙高的2／3位置。实测墙背土压力合力作用点比理论作用点有所上移,在0．41的填土高度处。     

扶壁式挡土墙墙背土压力分布规律试验研究

以某车站内扶壁式挡土墙为研究对象,在填方路段进行墙背土压力的试验研究。此试验是在挡土墙的扶肋和肋间填土上按照一定的间距安装静土压力盒,进行土压力数据的测试,结果表明:假想墙背的土压力分布表现为明显的非线性,最大值发生在墙体中间位置,合力作用点比库伦理论提出的位置更高。     

墙高对挡土墙土压力的影响

通过对挡土墙、墙背填土及地基的性质、边界条件等进行三维仿真模拟，对三种不同荷载组合形式下，不同墙高的挡土墙土压力及位移进行计算分析。     

不同土性下L型挡墙结构内力研究及程序研发

运用有限元法对L型挡土墙在不同土性的填土情况下,分层逐级填筑进行模拟,重点分析了填料强度对墙体内力影响的分布规律,对比了有限元分析结果和传统理论计算结果的异同。结果表明:墙后填料无论是砂性土还是粘性土,墙后土体单元均未达到传统理论意义上的整体极限平衡状态,说明目前以现行规范来设计此混凝土结构挡土墙是能满足构件结构受力要求,并具备一定的安全储备,针对L型挡土墙设计研发了一套计算机辅助设计系统,该系统已在EPC项目中得到了成功应用。