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.     

设置卸荷板的扶壁式挡土墙土压力计算

在扶壁式挡土墙中设置卸荷板可有效地优化结构受力条件,减小直接作用于墙面板上的水平土压力,提高挡土高度,但该类构筑物的结构受力模式复杂,尤其是土压力的计算直接关系到结构计算的可靠度。分别利用朗金土压力和库伦土压力的静力平衡假定条件进行计算分析,指出了朗金公式在计算此类工况土压力时的缺陷,确定了库伦公式的适用性,给出了土压力的具体计算步骤,并提出了适用于库伦公式的卸荷板设计构造要求,为超高扶壁式挡土墙设计提供参考。     

隧道盾构法施工土压力的计算与选择

根据土压平衡式盾构的工作原理和朗金土压力理论,对土压力进行了分析,重点介绍了静止土压力、主动土压力、被动土压力以及水压力的计算方法,提出了土仓压力的选择方法,并通过工程实例进行了说明。     

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。     

RB位移模式下黏性土非极限土压力研究

针对经典朗肯与库仑土压力理论的适用范围较小且未能考虑挡墙位移对土压力的影响这一事实.根据已有文献对准主动状态下土体摩擦角、黏聚力发挥值与位移关系的研究,采用位移有效面积比方法将该关系量化至绕墙底转动位移模式挡墙,在此基础上结合斜向层分析法推导了考虑填土的黏聚力、墙土间黏着力、均布超载作用等条件下的非极限主动土压力合力及其作用点位置、土压力分布计算式.相应简化条件下,该公式能够简化为朗肯、库仑理论计算式.算例分析结果表明:理论计算值与试验实测数据基本吻合,初步获得了绕墙底转动位移模式下黏性土非极限土压力随位移变化的规律.     

重力式挡土墙墙背土压力及其分布的研究

库伦土压理论问世以来,其压力分布问题一直未获圆满解决。湖南省交通科学研究所从1976年开始进行专题研究,通过理论推导和试验验证,导出了重力式挡土墙墙背主动土压力的非线性分布解。在1986年发表予《中南工路工程》上的“粘性土对挡墙侧压力的非线性分布”一文的基础上,将土压力分布的理论计算公式推广至填料面倾斜的情况,其理论计算方法的要点包括: a.公式推导时所用的假设条件是在库伦假设的基础上加以扩展的;b.公式适用于包括粘性土在内的任何土质,c.重力式挡土墙墙背主动土压力分布强度P的表达式是本理论推导的基本公式,据此计算的主动土压力合力作用点位置,低时不到0.25H,高时可达0.45H左右;d.由P积分求得的合力表达式与用滑楔整体静力平衡法求得的合力公式一致;e.对于理想砂土,本理论导出的合力表达式的简化形式与库伦公式完全相同。介绍的理论计算方法,不但拓宽了库伦主动土压力理论的适用范围,而且解决了主动土压力沿墙高的分布问题。     

两种土压力理论在仰斜式挡墙中的计算比较

Rankine、Coulomb土压力理论是最有名的两个经典理论,被广泛地应用于挡墙的土压力计算中,但是由于两种理论的基本假设不同,所适用的条件也略有不同.对于仰斜墙背情况下,Rankine理论无法直接计算墙背土压力,但对于墙后的超载以及地下水对土压力的影响考虑比较全面;Coulomb理论可以计算无粘性土在各种情况时的土...     

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。     

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。     

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。     

考虑地震荷载的挡土墙土压力计算方法研究

基于库伦土压力理论,建立了水平地震荷载作用下挡土墙土压力强度的一阶微分方程,并求得其精确解。文中给出的曲线分布土压力强度与物步公式给出的直线分布土压力强度相比,其土压力作用点高一些,对挡土墙倾覆力大一些,因而按文中所给计算式进行挡土墙设计更为安全可靠。     

垂直挡墙上土压力计算方法的拓展

结合莫尔圆将基于Rankine理论的经典土压力计算公式推广至更为普遍的形式,通过极限平衡理论在数学形式上对其进行了验证,并分析了土中含水率的变化对土压力的影响。结果表明,在Rankine理论基本假设的前提下,其主动土压力方向平行于填土表面的假定是合理的,当填土表面水平时,能够回归到Rankine理论的经典公式,表明了其正确性。挡土墙实际作用土体大都处于非饱和状态,其基质吸力随土体含水率的增加而减小,含水率为零时,主动土压力最小,被动土压力则最大;含水率增大至饱和状态时,主动土压力最大,被动土压力最小,因此,含水率变化引起的土体体积变化对挡土墙上土压力有很大影响。     

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。     

砂性土静止土压力计算探讨

关于静止土压力,在《铁路工程设计技术手册:路基》和《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—2002)中,都有相关的办法和计算,但都是以"经验"为依据提出来的,且其计算图示为墙背垂直填土为水平的情况,由此可见前述规范中采用的方法和公式适用性较小,甚至不准确。基于库伦主动土压力计算理论,结合土体极限稳定边坡的条件,得出可能产生砂性土静止土压力的计算范围,从而建立砂性土静止土压力的计算公式,并通过应力圆加以论证。     

主被动状态间墙体侧向位移与土压力关系

为了研究从静止到主动状态或从静止到被动状态下墙体侧向位移与墙背土压力大小的关系,以应力Mohr圆为出发点,通过引入内摩擦发挥角,推导了主动与被动状态间土压力与内摩擦发挥角的统一表达式。根据所构建的墙体位移与土体剪应变几何方程以及等极限应变下的剪应变-剪应力理想非线弹塑性物理模型,建立了能基本反映土体应力-应变特性和墙后填土初始应力状态的墙体位移-土压力统一函数关系式,并结合Coulomb土压力模型近似考虑了墙背与填土间摩擦力的影响。研究结果表明：影响墙体位移-土压力关系的核心要素是墙背初始应力状态、墙后滑移区范围及填土应力-应变特性;初始侧压力系数的增加,直接导致进入主动与被动状态所需墙体位移出现相应的增大和减小,墙体位移-土压力曲线沿水平轴呈现出整体平移的变化;土体内摩擦角和墙土摩擦角的改变会引起滑移区范围的变化,从而使墙体位移-土压力曲线整体放大或缩小;填土应力-应变特性是墙体位移-土压力关系的微观本质,其模量比与极限剪应变对墙体位移-土压力曲线的平缓程度及极限状态下的墙体位移大小影响显著。     

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...     

桩板墙挡土板土压力计算研究

基于挡土板后土的土拱效应及板后土体的破坏范围，运用有限土体土压力理论，合理拱轴线几何特征及摩尔-库仑强度准则，根据板后土体静力平衡，建立挡土板后土压力的计算模型。以工程实例对推导的土压力计算公式进行验证，并与其他计算方法进行比较，结果表明:此计算方法得出的土压力在上部小于零，下部介于其他计算方法中间，更为符合实际情况。     

无黏性有限土体主动土压力的计算分析

经典土压力理论均建立在半无限土体假定的基础之上，然而对于有限土体一般沿用经典土压力理论，这将与实际情况存在较大差异。通过对有限土体进行完整的受力分析，建立有限土体土压力计算模型，基于极限平衡理论及平面滑裂面假定，考虑了既有建筑地下室与有限土体间的相互作用力，建立无黏性有限土体主动土压力计算公式，推导出无黏性有限土体主动土压力系数表达式，并与数值模拟结果进行对比分析，该公式的计算结果与数值模拟结果吻合较好。     

刚性挡墙后背多层土体被动土压力分析

针对刚性挡土墙后存在3层土体的情况，考虑墙背倾斜、土体层面倾斜、土体表面作用局部条形荷载、地震力等因素，基于拟静力模式，运用FLAC3D模拟分析墙体平动模式下的被动土压力，确定土压力沿墙高分布，其合力值比经典理论的近似简化计算结果约高出20 %，偏保守的传统方法仅可用于粗略估算。此外，讨论了土体顶面局部条形荷载、地震系数、土层倾角对被动土压力和土体滑裂面的影响特征，结果显示，水平地震系数和土层倾角影响显著。     

加筋土挡墙变形和受力特性原位荷载试验研究

为了研究加筋土挡墙在路基面荷载作用下的受力和变形特征,通过拉拔与原位荷载试验,进行了加筋土墙体水平土压力、墙面水平变形及拉筋应力等分布规律的研究。结果表明:筋材应力沿其长度方向呈单峰值分布,峰值距墙面1.5 m处;加载初期墙面水平位移沿墙高呈反"S"形曲线分布,极值位于墙顶和中下部;路基面荷载作用主要影响挡墙上部土压力分布,相应的侧向附加土压力近似呈倒三角分布;由于加筋土的扩散、卸载成拱效应的影响,使得竖向附加土压力向下衰减比传统挡土墙更快。