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。     

考虑土拱效应的挡土墙被动土压力研究

针对多数挡土墙被动土压力研究未考虑土拱效应和仅考虑砂土影响的现状,对考虑土拱效应的黏性土挡土墙被动土压力进行了研究,给出了黏性土下的侧向被动土压力系数;用应力状态法求解出了绕墙顶转动下的挡土墙被动土压力竖向平均应力及土压力合力及作用点,并结合算例研究了不同土拱效应对被动土压力的影响及不同计算方法对结果的影响。结果表明:由于土拱效应的影响,挡土墙被动土压力呈上大下小非线性分布;随着参数δ/φ的增大,土拱效应增大,挡土墙作用点高度逐步下降。     

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,推导出水平沉积砂土层中挡土墙被动土压力公式,与经典朗肯公式相比,仅增加了一个与土层各向异性程度有关的修正系数。该公式还被拓展到地面超载、成层土的情况,便于实际应用。     

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。     

双排桩支护结构的抗倾覆稳定性计算方法研究

《建筑基坑支护技术规程》中计算双排桩支护结构抗倾覆稳定性安全系数时,假定基坑内侧土体反力为被动土压力,而桩体实际位移接近于绕前排桩的底部转动。经分析规范中对双排桩支护结构抗倾覆稳定性安全系数的计算假定与实际不符的情况,采用m法对基坑内侧土压力分布和抗倾覆安全系数的计算方法进行了改进,并采用Plaxis有限元分析软件进行了验证。通过一系列参数分析,比较了修正公式与规程公式的区别,建议采用修正公式计算的一级、二级、三级基坑的抗倾覆稳定性安全系数可分别取1.1、1.05、1.0。     

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。     

被动土压力系数的上限解

根据极限分析法与极限平衡法的等效性,应用极限平衡理论和最优性原理计算被动土压力系数的最小上限解。将土体分为三角形条块,并对条块的底面倾角加以限制,使其满足运动许可每件;应用动态规划的方法,找出最危险的滑动机构,得出被动土压力系数最优上限解。将计算结果与库仑解和极限分析法进行比较,表明得到的被动土压力系数的上限解是最小的,且计算简便,易于编程,结果可靠。     

双排桩支挡结构技术研究

结合深圳地铁10号线车辆段特殊工程地质条件,深入研究双排桩支挡结构特点。提出了后桩桩后土压力采用墙后表面为倾斜边坡的挡土墙主动土压力,前桩桩后土压力采用静止土压力,前后桩所受到的被动土压力均采用弹簧来模拟的理论计算模型。将理论计算结果与工程实测资料进行对比分析,结果表明该计算模型是合理可行的。     

被动土压力上限解的简化计算

利用已知的塑性力学分析结果,采用塑性极限上限分析方法,建立被动土压力三角形破坏机构,推导其基本计算公式,并编制相应程序找出最优破坏机构,得出被动土压力最优上限解。将计算结果与库仑解以及其他极限分析结果进行比较,表明计算结果合理,方法简便,易于编程。     

考虑非线性时变相关特性的支座纵向位移精细模拟方法

为准确模拟支座纵向位移、实现支座纵向伸缩性能的精准评估,以铜陵长江大桥为背景进行研究。基于该桥主梁温度和支座纵向位移的健康监测数据,分析主梁温度对支座纵向位移的非线性时变影响规律,提出基于非线性时变系数回归模型的支座纵向位移精细模拟方法;利用该方法计算支座纵向位移,并与实测数据及多元线性回归模型的模拟值进行对比。结果表明:在1 d内支座纵向位移与主梁温度之间具有较明显的非线性时变相关特性,相关特性曲线呈现出扁圆形的时滞特征;非线性时变系数回归模型的模拟结果与实测结果的变化趋势更为接近,其模拟结果与实测结果之间的绝对误差为10.5%,多元线性回归模型的模拟结果与实测结果之间的绝对误差为30.79%,非线性时变系数回归模型比多元线性回归模型具有更高的拟合精度。     

基于灰色理论的土质路堑边坡位移预测

土质路堑边坡失稳破坏往往表现为土体位移。以重庆铜合高速公路K22＋770-K22＋965段路堑边坡位移预测为例,对基于灰色理论构建的土质路堑边坡位移预测灰色模型进行介绍,并将预测值与实测数据进行比较,结果表明其准确度高。在此基础上建立位移随监测时间变化的响应函数,其适用性强,可作为土质路堑边坡位移预测的经验公式。     

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。     

加筋土挡墙水平位移解析计算与参数分析

加筋土挡墙因具有造价低廉、施工简便等优点而在公路、铁路等交通基础设施中被广泛应用。作为一种轻型柔性支挡结构，加筋土挡墙易产生较大的水平位移。目前已有的加筋土挡墙水平位移计算公式大多忽略了加筋区整体在土压力作用下产生的水平位移，有必要提出一种准确计算加筋土挡墙总水平位移的解析式。将加筋土挡墙总水平位移分为加筋区内部筋材伸长产生的水平位移和加筋区整体在土压力作用下产生的水平位移两部分。假定加筋区内部破裂面由0.3H法确定，根据胡克定律建立计算加筋区内部由于筋材伸长产生的水平位移解析式；假定加筋区为一复合弹性体，根据虚功原理建立加筋区整体在土压力作用下产生的水平位移解析式，两部分共同构成了加筋土挡墙的总水平位移。结果表明：随着填土模量、填土内摩擦角、填土黏聚力、筋材抗拉刚度和筋材长度的增大，加筋土挡墙的最大水平位移逐渐减小；筋材伸长产生的位移占总位移的比值随填土模量、填土内摩擦角、筋材长度的增大而增大，随填土黏聚力和筋材抗拉刚度的增大而减小；与原型试验测试值和数值模拟值相比，该解析计算结果可反映加筋土挡墙墙体位移沿墙高的分布规律，同时与既有经验公式相比，该方法计算结果更接近实际值。     

黄土地区抗滑桩嵌固段桩前被动土拱形成演化过程试验

抗滑桩是大型交通基础设施中稳定边坡和治理滑坡的主要手段之一，嵌固段桩前被动土拱效应是影响抗滑桩水平承载力的重要因素，被动土拱的形成演化过程是抗滑桩水平抗力调整的关键。通过几何缩尺比例为1∶15的抗滑桩物理模型试验，对桩前被动土拱的形成演化过程进行了探究。根据抗滑桩桩前被动土拱和模型试验系统的对称性，自主设计土压力传感器的布设方案，以保证在试验过程中对桩前土体各测点的x和y方向土压力分布规律进行实时采集；采用千斤顶对模型桩施加水平荷载，对加载过程中抗滑桩嵌固段桩身弯矩、桩前土压力及桩前土体应力变化规律进行了分析。绘制桩前土体应力云图并对桩前被动土拱拱轴线进行了拟合，同时采用数值模拟方法进行对照分析，以揭示桩前被动土拱的演化过程。结果表明：①桩身弯矩和桩前接触土压力均在嵌固点下4倍桩宽处附近出现极大值，后随埋深逐渐减小；②桩前被动土拱是由相邻桩对桩前土体的相互作用使主应力发生偏转而逐步形成的，其演化过程可分为初步形成阶段、承载阶段和破坏阶段；③桩前被动土拱拱轴线呈抛物线形式，随埋深逐渐增大形成被动土拱所需桩顶位移随之增大；④同一埋深处桩前被动土拱矢跨比随桩顶位移增加而逐渐变大，在承载阶段土拱矢跨比随埋深逐步减小。     

基于ANSYS的悬臂式抗滑桩桩前被动土拱效应影响因素研究

基于水平集中力作用下的明德林应力解，推导出了相邻两桩桩前土体某一深度平面内任意点的附加应力表达式，运用MATLAB计算得到应力等值线的分布，分析了被动土拱效应随桩间净距、桩宽和桩前距离的变化规律。并通过ANSYS对被动土拱效应的影响因素进行了数值模拟分析。计算结果表明:在一定桩身水平位移和桩间距下，相邻两桩桩前会产生被动土拱效应，且随着桩间距的增加，被动土拱效应减弱，土拱范围先增大后减小；随着桩前距离的增加，被动土拱效应减弱。     

采用不同本构模型对盾构施工引起地层位移的数值模拟研究

为揭示莫尔-库伦模型和修正剑桥模型在模拟盾构施工引起地层位移的不同,以能够反映施工工况的地层损失率为控制参数,采用2种模型模拟盾构施工引起的地层位移,从机制上分析2种模型计算结果的不同,并与Peck公式的计算结果和实测数据进行对比。主要结论如下： 1）莫尔-库伦模型计算的隧道中心的最大沉降大于实测数据和Peck公式的计算结果,计算的远离隧道中心处的位移为回弹性质。 2）修正剑桥模型计算的最大沉降与实测数据和Peck公式的计算结果基本吻合,但计算的沉降槽宽度偏大。     

考虑刀盘摩阻因素的盾构施工引起地层横向位移分析

为了全面和准确地计算盾构施工引起的地层横向总位移值,依据弹性力学Mindlin解,在已有研究的基础上,增加考虑面板式及辐条式刀盘的摩擦力对地层横向位移的影响,给出刀盘的简化计算模型,通过坐标转化和积分的方法分别推导2种结构形式刀盘正面及圆周面摩擦力产生的地层横向位移计算公式,并采用位移叠加的方法,给出盾构施工引起地层横向总位移计算公式,并对已有工程算例计算和分析,将结果与实测值对比。结果表明：计算结果可以反映盾构施工阶段地层横向变形的特点;在盾尾附近的一定范围内,同步注浆压力和盾壳摩擦力对地层横向位移的影响程度较大,为主要影响因素;在刀盘附近的一定范围内,盾壳摩擦力,刀盘圆周面环向摩擦力和刀盘正面摩擦力对地层横向位移的影响程度不可忽略;各因素产生的地层横向位移值随着深度的增加而衰减并向深层土体逐渐扩散;地层横向位移值受刀盘不同结构形式的影响程度较小,分布规律相仿;在刀盘推进面周围的一定范围内,地层横向总位移值正负区域的分布与刀盘的旋转方向有关。     

不同冻胀模式下冻结隧道施工引起的地表竖向位移时空解

为了更加科学地预测水平冻结法隧道施工引起的地表竖向位移,从冻结管周围土体与地层冻胀相互作用机理和试验现象出发,提出了冻结管周围冻结土体在地层约束作用下的2种不同冻胀模式;基于热传导理论得到了冻结锋面随时间变化的移动规律,进一步联合镜像法和叠加原理,推导了均匀冻胀模式和非均匀冻胀模式下水平冻结法隧道施工时多个冻结管共同引...     

基于Vesic圆孔扩张理论的桩周土抗力计算方法研究

随着目前城市建筑物容量的增大,对作为其主要承载构件的桩基础的承载性能提出了更高的要求.桩-土相互作用问题是桩基水平承载性能研究中必须考虑的重要内容,该问题的研究对于完善桩基础设计理论和指导工程实践具有重要意义.基于Vesic圆孔扩张理论,分析水平荷载作用下桩侧土体的实际受力状态,根据桩身产生水平位移后桩周土应力为近似椭...