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。     

路基悬锚式挡土墙墙背土压力分布

路基悬锚式挡土墙是一种新型的挡土墙,其墙背土压力分布与常规挡土墙墙背土压力分布规律不同,不能套用现有的公式进行计算。根据其受力特点,结合项目研究的需要和依托工程的实际情况,确定了以墙高8,9,10 m这3种工况对路基悬锚式挡土墙的墙背受力情况及土压力分布情况进行现场试验和跟踪检测。通过实体工程的实测数据及其结构特点对悬锚式挡土墙的墙背土压力进行了分析,并与墙后土压力设计值及修正后的公式计算值进行了对比。结果表明:路基悬锚式挡土墙各测试点的墙背土压力随时间逐渐增大并趋于稳定,沿墙高呈3段式非线性分布;墙背土压力近似分布图形可以参照现有锚定板挡土墙的计算方法得出,但需进行修正,土压力系数宜取1.2～1.4;为提高挡土墙墙背的受力均匀性及挡墙的整体稳定性,第1层锚杆高度与底板的距离宜为挡墙建筑高度的1/3且距离底板不宜大于2.5 m,各锚杆层间高差宜为2.5～3 m;墙背最上层锚杆位置由于受土压力较小,因此最上层锚杆布设高度宜为距墙顶1/3高处,且适宜高度为2～3 m;悬锚式挡土墙的双层锚杆与锚定板型式建筑高度宜为6～10 m,3层锚杆与锚定板型式建筑高度宜为10～12 m。     

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。     

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。     

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。     

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。     

不同扶壁间距的仓扶式支挡结构土压力分布

针对扶壁式挡土墙在高填方工程中支挡高度的限制,提出仓格与扶壁相结合的仓扶式新型支挡结构,考虑支挡高度、扶壁间距等因素对立板侧向土压力计算和分布的影响,进行了数值分析和离心模型试验。采用ABAQUS建立10组工况的数值模型,支挡高度分别为10,20 m,扶壁间距分别为21/100H,6/25H,27/100H,9/25H,12/25H（H为支挡结构高度）,提取作用在立板上的接触应力;基于数值分析结果,制作了可调扶壁间距的支挡结构模型,分别在30g,60g离心加速度下模拟了部分工况的实际受力状况,由标定后的微型土压力盒采集数据;最后比较了实测值与理论值的差异,通过回归分析提出库仑主动土压力修正系数。研究结果表明：仓扶式支挡结构立板侧向土压力近似呈三角形分布,由于变形约束效应,在支挡结构中下部实测土压力较理论值偏大;立板侧向土压力在参照库仑理论计算时,需要考虑增大系数进行修正,10,20 m支挡高度修正系数分别为1.13~1.31和1.07~1.12;仓扶式支挡结构中的扶壁具有摩擦减压作用,通过改变扶壁间距可以有效减小立板侧向土压力。     

粘性土对挡墙侧压力的非线性分布

过去重力式挡土墙墙背土压力的计算,一直沿用库伦土压力公式。事实上土压力沿墙高成直线分布的结论是不正确的。本文不仅在理论上推导出墙背土压力非线性分布的普遍解。并且已为大量的试验数据和工程实践所证实。     

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。     

大型全地下刚性填埋场结构设计

本文通过工程实例,分析了四川某大型全地下刚性填埋场结构设计的要点。结合工艺设计需要将扶壁式挡土墙和箱型截面悬臂式挡土墙运用于全地下刚性填埋场中,并分析了两种挡土墙结构在填埋场中的受力状态,为截面设计选型和配筋设计提供充分依据。根据场地条件,将填埋场底板依据受力情况的不同进行分区设计,兼顾经济性和工程可靠性。     

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。     

黄土地区沉井井壁土压力计算研究

对沉井过程中沉井井壁所受的土压力,普遍观点认为沉井受主动土压力的作用,可根据Coulomb和Rankine土压力理论进行计算与分析。但在西安等黄土分布比较广泛的地区,该法所得土压力与实际的土压力有较大出入。有鉴于此,文中从井后土体回弹再压缩角度提出了比较符合实际土压力的井壁土压力计算方法。     

有限无黏性填土刚性挡土墙主动土压力计算

针对经典的Rankine或Coulomb土压力理论不适用于山区挡土墙或邻近既有地下室基坑工程中常常遇到的墙后为有限宽度填土的情况,以墙背和稳定岩质坡面间为有限无黏性填土的刚性挡土墙为研究对象,假定在平面应变条件下,墙体平移使得墙后土体在极限平衡状态时出现通过墙踵的直线形或折线形滑裂面,且其中形成圆弧形土拱,考虑滑动土楔内水平土层间存在的平均剪应力,引入水平层分析法,得到非线性分布的主动土压力表达式。通过与文献中离心机模型试验结果的对比,验证所提方法的合理性,并在此基础上,以三角形和矩形断面有限填土挡土墙为例,探讨墙背倾角、岩质坡面倾角、墙土摩擦角、岩土摩擦角、填土内摩擦角或填土宽度等参数对主动土压力的影响。计算结果表明：该方法合理可行;有限填土时主动土压力沿墙高一般为非线性分布,且其合力作用点的位置一般不在墙高的1/3处;当填土宽度较大时,主动土压力合力大小有可能大于Coulomb土压力理论计算值,而且对于矩形断面有限填土的挡土墙,滑裂面的倾角都小于Coulomb土压力理论值。     

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。     

挡土墙墙后土体放坡卸荷时土压力计算方法研究

挡土墙后面土体放坡卸荷可以减小挡土墙上的主动土压力,但目前还没有相应的计算方法。根据墙背土体放坡时土楔达到主动极限平衡的条件,推导出作用在墙背的主动土压力计算公式,并计算了土楔与水平方向的夹角。     

关于挡土墙有限范围填土土压力计算的探讨

根据力多边形原理,推导了挡土墙有限范围填土土压力计算式,并通过算例与现行路基手册中公式进行对比,其结果显示:手册公式较文中计算式计算偏的大,据此设计的挡土墙不甚经济合理。建议完善其计算理论。     

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。     

渗流作用下仰斜式挡土墙的主动土压力分析

库伦理论(包括库伦理论的补充公式)均未考虑渗流作用,而渗流力本来就是一种体积力,本文对静力模型进行补充,考虑了渗流力的影响,对于重力、荷载、滑面阻力(粘聚力、摩擦力)、挡墙反力、渗流力,这些力不同的排列组合会产生不同的静力模型。在多重静力组合中筛查,给出了一种最简洁的便于分析的静力平衡模型。运用该静力平衡模型,可以分析渗流力的变化规律。本文选择2个工程实例,结果表明在当墙顶坡面坡度较小时(如2°),渗流对挡墙的作用不明显。随着墙顶坡面坡度的增加(如10°),渗流对挡墙的作用力影响显著增加。