考虑土拱效应的刚性挡土墙被动土压力分析

基于墙面摩擦系数对土拱效应的影响,提出了层间等效内摩擦角的概念,并将其应用到水平层微分单元法中,推导出了平移模式下刚性挡土墙被动土压力的理论计算公式。然后与离散元数值模拟得到了有、无墙面摩擦的墙后土体的被动土压力分布规律进行了对比。结果表明:墙面摩擦是土拱效应产生的主要因素;当墙面粗糙时,被动土压力随墙深的增加而增大,而墙面光滑时,被动土压力首先增大然后又减小;理论计算与数值试验和模型试验得到的被动土压力分布规律吻合较好,表明了通过层间等效内摩擦角来考虑土拱效应的合理性。     

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。     

均质黏性土挡土墙地震被动土压力计算

在Mononobe-Okabe理论的基础上,采用拟静力分析法和水平层分析法,推出地震条件下黏性均质填土挡土墙的被动土压力强度分布函数计算式、土压力合力作用点位置高度计算式和墙后土体破裂角计算式。通过与朗肯和库伦土压力理论算例的计算结果进行比较,验证了所推出的计算式的合理性和正确性。因公式推求的条件更为一般化,限制性较小,适用性较强。     

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。     

考虑土拱效应的双排抗滑桩桩侧土压力计算

分析了双排抗滑桩结构承载的最不利状态.首先考虑纵向桩间土拱成拱机理,利用土拱抛物线拱轴线的几何特征及拱脚处的力平衡及应力状态,导出作用于双排桩桩侧的坡体土压力分布;然后针对双排抗滑桩桩间土体有限边界特点,通过对桩间土不同区域分别采用薄层单元法对土压力的分布模式进行求解,导得桩间土作用于双排抗滑桩桩侧土压力分布,由此得出...     

考虑位移影响的被动土压力计算方法

基于被动区土体的位移模式假设,采用邓肯-张(Duncan-Chang)提出的双曲线应力-应变关系模型,建立了考虑位移非线性影响的被动土压力计算公式,并将已有模型试验的反演分析得到的计算结果与实测结果进行比较。研究结果表明:提出的公式计算结果与实测结果比较接近,该公式能够反映位移对被动土压力的非线性影响,并且形式简单、易于理解、参数较少、物理意义明确。     

挡土墙后地震被动土压力的拟动力学分析

考虑地震加速度的放大效应,运用拟动力学的研究方法,推导了地震条件下随时间变化的被动土压力系数、被动土压力合力、被动土压力强度和被动土压力合力作用点的理论公式;重点分析了加速度的放大系数以及地震卓越周期对最危险滑动面倾角、被动土压力系数以及被动土压力分布的影响。     

Lade-Duncan准则下的土拱效应原理计算方法分析

现行挡土墙主动土压力计算方法未考虑土拱效应的影响,因而不能全面地反映土体的三维受力特性对挡土墙土压力的影响.根据Lade-Duncan准则在平面应变状态下的表达式,推导了考虑土拱效应影响的挡土墙后侧向主动土压力系数公式及土体竖向平均应力分布公式,得出挡土墙后主动土应力计算理论.结果表明:基于Lade-Duncan准则考...     

考虑土拱效应的边坡桩间土钉墙受力计算

边坡抗滑桩桩间土拱效应对桩间土钉墙各部分的受力及土钉的设计长度有重要影响,然而现阶段多依个人或者设计单位经验对桩间土钉墙各部分的受力进行计算,对土钉长度进行设计,以上传统的受力计算及土钉设计方法均未充分考虑土拱的影响,使得土拱在工程运用中受到了限制。为了推广土拱在工程中的运用,首先描述土拱形状,继而深入研究土拱对桩间土钉墙各部分受力的影响,提出了基于土拱效应桩间土钉墙受力计算方法和土钉长度设计方法,此受力计算方法认为：土钉墙的受力取拱前土体主动土压力或剩余下滑力两者中的较大者,抗滑桩的受力为拱后土体剩余下滑力与土钉墙受力之和,土钉长度设计中土钉自由段和锚固段的分界线为土拱迹线。继而结合巴（中）达（州）铁路堑坡,通过数值模拟描述土拱形状,计算土拱影响下不同截面处抗滑桩和土钉墙的受力,并结合土拱形状对土钉长度进行设计,与不考虑土拱效应时受力计算结果和土钉长度设计结果进行对比。研究结果表明：考虑土拱效应较不考虑土拱效应时,抗滑桩纵断面受力明显增大,增幅大于11%,土钉墙纵断面受力明显减小,减幅大于12%,土钉用量节省接近13%,充分说明考虑土拱效应确实对抗滑桩受力、土钉墙受力和土钉设计长度造成较大影响。     

考虑土层各向异性的朗肯被动土压力公式

在计算水平沉积土层中挡土墙被动土压力时,忽略各向异性的影响,可能导致计算结果偏大.提出一种考虑土层各向异性的简化方法,即修正应力法,它通过提高水平方向应力大小,将各向异性土等效为各向同性土.利用该方法,能够统一将许多现有的各向同性强度准则发展为各向异性,与试验结果有较好吻合度.基于各向异性Mohr-Coulomb准则,...     

考虑土拱效应的抗滑桩合理桩间距分析

桩间距是抗滑桩设计的一个重要指标，现行的工程设计计算中尚未考虑土拱效应的影响。在分析了土拱效应形成机理的基础上，引入了拱轴线成抛物线的假定，依据抗滑桩被动受力的特点，假设拱轴线起点切线的倾角β=π／4＋φ／2，综合考虑土拱静力平衡条件和强度条件，建立出合理的桩间距计算方法，得出了一个符合工程实际的半经验公式，使设计计算更为合理。     

土拱效应计算理论比较与讨论

系统地阐述了土拱效应的起源、验证与发展,并详细介绍了土拱效应在桩承式路堤、挡土墙、被动桩等领域中的应用。将各领域中的土拱方法分为微分单元法与合理拱轴线法,指出各方法中理论上的区别及计算结果差异。微分单元法起源于粮仓效应中的Janssen连续介质模型,最先由Terzaghi提出,后续学者对微分单元法的改进也借鉴了改进的Janssen模型思想;合理拱轴线法即“结构拱”法,起源于普氏拱理论,与土拱效应应力转移本质有些出入。最后,讨论了微分单元法中的侧土压力系数与应力偏转迹线等相关问题,提出了侧向土压力系数新的表达形式,改进了以往水平方向静力不平衡问题,将微分单元法引入抗滑桩,为抗滑桩土拱效应的研究提供了新的思路。     

挡墙后粘性土被动土压力的薄层微元法

基于水平层分析法的思想,采用薄层微元法,推导了考虑挡墙墙高、墙背倾角、填料面仰角、均布超载、填料重度、填料摩擦角、填料与墙背粘结力和摩擦角(外摩擦角)等条件下的粘性土被动土压力公式的解析解,采用图解法给出了临界破裂角的显式解答.并分析了这些因素对被动土压力临界破裂角、被动土压力强度分布、土压力合力大小和作用点位置的影响...     

考虑土拱效应的抗滑桩合理桩间距分析

桩间距是抗滑桩设计的一个重要指标,现行的工程设计计算中尚未考虑土拱效应的影响.在分析了土拱效应形成机理的基础上,引入了拱轴线成抛物线的假定,依据抗滑桩被动受力的特点,假设拱轴线起点切线的倾角β=π/4+φ/2,综合考虑土拱静力平衡条件和强度条件,建立出合理的桩间距计算方法,得出了一个符合工程实际的半经验公式,使设计计算更为合理.     

考虑土拱效应的土钉墙内部竖向平均应力分析

土钉支护模型多被简化为平面应变问题,土钉间沿竖向土拱效应成了主要的考虑因素。若考虑问题的空间性,则可建立基于水平土拱效应的钉土相互作用理论。在土钉墙内部应力分析中,将竖向平均应力作为重要的一个方面,可通过给定有限的假设得到解析解。基于水平土拱原理推导了竖向平均应力和水平平均应力的计算式,并通过实例进行了讨论。     

考虑土拱效应的疏排桩-土钉墙组合支护基坑桩身内力和变形分析

采用中型岩土离心机进行了8组疏排桩-土钉墙组合支护基坑的离心机模型试验,基于试验结果,研究了土拱效应的存在条件,探讨了采用规范方法计算疏排桩-土钉墙组合支护基坑桩身内力与变形的适宜性,并提出了考虑土拱效应的桩身内力与变形的计算方法。研究结果表明:有土拱效应存在时,采用规范法计算得到的桩身内力及变形,与离心机模型试验临界破坏时的试验结果比较接近;桩间不能形成土拱效应时,规范法计算结果与离心机模型试验结果偏大;与规范方法相比,采用研究的计算方法计算疏排桩支护基坑桩身内力与变形更为合理。     

刚性挡土墙土压力分布规律试验研究

主要研究挡土墙位移对土压力的影响,通过室内模型试验,实测了挡墙不同位移模式下土压力的相关数据,绘制出土压力沿墙高的分布曲线,并在极限状态下与古典朗肯土压力理论结果进行了对比分析。研究结果表明:在不同位移模式下,主动和被动土压力都不是理论上的线性分布,而各有特点。     

平行抗滑墙间土拱效应机理研究

在软基边坡处理中,采用水泥土搅拌桩连拱抗滑墙构造可提高水平抗弯刚度,抵抗弯折效应.但在无软土边坡中,拱壁的设置不仅不经济,而且影响了抗滑墙间土拱效应的形成,考虑不设拱壁,只研究平行抗滑墙间土拱效应.通过FLAC软件建立分析模型,分析土体的主应力迹线图及不同滑坡推力下Y轴各点X方向应力的变化图,对平行抗滑墙间土拱效应的机理进行了研究.结果表明,墙间土拱效应主要形成于抗滑墙后部末端及墙间位置,且存在大主应力拱和小主应力拱.同时考虑了抗滑墙长度及土体力学参数对墙间土拱效应的影响.对平行抗滑墙间土拱效应的进一步研究有一定的参考价值.     

桩板式挡土墙土压力分布特征的试验研究和数值分析

为深入揭示抗滑桩间距和桩间挡板布设位置对桩板式挡土墙土压力分布特征的影响,拟首先采用室内模型试验,研究不同桩间距与不同置板工况下桩板墙的水平受荷特性,并结合ABAQUS数值计算软件对模型试验进行对比验证,藉此探究抗滑桩间距对土拱效应影响的一般规律。结果表明：在不同桩间距下,桩前置板桩背侧土压力所达到的峰值均大于桩后置板,且同一高度下桩前置板土压力均略高于桩后置板。同时,随着桩间距的增加,桩背侧承受更多由土拱效应传递的推力荷载,致使桩间挡板位移随之增大,填土内土压力峰值向土体深处与远离桩背方向发展。在一定桩间距范围内,桩间距越大抗滑桩所承担的土压力越多,越有利于挡土板后土拱效应的发挥,但需预防桩间填土的局部坍塌破坏。采用数值模拟弥补室内模型试验监测数据的方法不足以全面获取模型内的应力应变特性。数值计算结果发现：土拱的拱矢高度与桩间距呈正相关,在一定范围内,桩间距的增加有利于土拱效应的发挥。     

考虑土拱效应的抗滑桩桩间距计算方法研究

抗滑桩桩间距是抗滑桩支挡工程中的重要设计参数。基于边坡工程中抗滑桩桩间土拱效应的研究,建立桩后土拱的计算模型,对土拱进行受力分析,在满足两侧土拱摩擦力与下滑推力静力平衡的条件下,以土拱受力最大截面的稳定性以及拱脚和跨中截面的强度要求来确定桩间距,並将桩间距计算式应用于具体的工程实例并优化,定性地说明桩间距在不同参数影响下的变化情况。