不同變位模式下剛性擋土墻土壓力極限分析.pdf

1、土壓力是土力學的重要分支，庫侖（Coulomb）和朗肯（Rankine）土壓力理論是求解土壓力的經(jīng)典理論，但面對日益復雜的施工環(huán)境和條件，傳統(tǒng)理論表現(xiàn)出諸多不足。如本文討論的不同位移模式下?lián)跬翂Φ耐翂毫栴}，僅用傳統(tǒng)理論是無法解決或是結(jié)果無法滿足要求。因此，有必要根據(jù)工程實際，對擋土墻不同位移模式下土壓力問題進行深一步研究。本文以不同位移模式下剛性擋土墻為研究對象，基于塑性極限分析的上、下限定理，結(jié)合特征線理論，應用不連續(xù)線解決一些實際

2、工程中復雜邊界條件下剛性擋土墻的土壓力問題，并將該方法推廣至求解地基的極限承載力問題。考慮墻體兩種位移模式：平移（T）、繞墻底轉(zhuǎn)動(RB)。地基則考慮有、無基礎(chǔ)埋深兩種情況。建立相應的計算模型，利用FORTRAN編制相關(guān)計算程序。 按照極限分析理論，結(jié)合特征線的性質(zhì)，利用不連續(xù)線，構(gòu)建模型計算不同位移模式下剛性擋土墻土壓力。首先假定不連續(xù)線角度（在某一范圍內(nèi)循環(huán)），結(jié)合特征線性質(zhì)和已假定的不連續(xù)線角度確定墻后土體各分區(qū)在奇點（多

3、為不連續(xù)速度線起點，不連續(xù)荷載分界點）處的角度。為保證特征線一定經(jīng)過擋土墻的底部，滑移面位置從擋墻底部向上逐漸確定，結(jié)合邊界條件和分區(qū)在奇點的角度確定分區(qū)情況（剛性區(qū)和變形區(qū)大小、位置），這樣就確定了一種滑動面的可能位置（不同情況下，一個不連續(xù)線角度可能對應多個滑動面，每個滑動面都應求解）。然后，根據(jù)極限分析的上、下限原理求解可動、可靜土壓力或地基的極限承載力值。變動不連續(xù)線的角度，重復以上過程，求得每個可能滑動面所對應的可動、可靜解。

4、最后比較各滑動面的計算結(jié)果，根據(jù)極值原理確定最終的滑動面和計算結(jié)果。本文為較準確的逼近真實滑動面，假設(shè)了滑動面為兩條直線夾一段對數(shù)螺線的形式，通過程序搜索滿足條件的對數(shù)螺線極點位置，從而確定滑動面位置。本文為減小可動、可靜解間的差距，得到合理的近似解，創(chuàng)造性的采用了在一個近似滑動面下同時求解可動、可靜解的方法。本文為便于編制計算程序改進了傳統(tǒng)的對數(shù)螺線面上的反力位置的確定方法。 將本文模型結(jié)果和特征線解結(jié)果、其它近似計算模型結(jié)果

5、比較。在擋土墻土壓力方面：模型計算結(jié)果略小于特征線解結(jié)果，符合極限分析原理?；瑒用嫖恢煤吞卣骶€解吻合良好，說明該簡化方法可以得到較為準確的近似滑動面位置，且計算較為簡單，思路概念清晰。作為計算結(jié)果的可動、可靜解差距較小，這說明模型建立思路正確，達到了有效控制和減小可動、可靜解之間差距的目的。同其它近似計算模型相比，本文模型在提高可靜解方面效果明顯，優(yōu)于其它模型。沈老師提供的具有較高精度的可動解，同本文結(jié)果吻合良好，再次證明模型建立與計算

6、思路的正確性。在地基的極限承載力方面，和其它近似計算方法或公式比較：本法有效的提高了可靜解的精度，計算結(jié)果和近似公式吻合較好。對成熟的近似計算公式結(jié)果很好吻合也證明了該模型的可行性。當考慮壓密土核時，計算滑動面和特征線解滑動面吻合良好，結(jié)果同已有計算公式相比具有較高計算精度。 綜上所述：本模型成功的達到了減小和有效控制可動解和可靜解差距的目的；能較精確的確定墻后土體在不同位移模式下或地基兩側(cè)有無超荷土體作用影響下的滑動面形狀及位

7、置；能較準確的確定剛性擋墻的土壓力值和地基的極限承載力值。指出簡單的利用水平不連續(xù)線將土體分為簡單的朗肯主動或被動區(qū)的近似方法結(jié)果準確度不高，對主動土壓力偏高，對被動土壓力偏低。在分段荷載作用的擋墻轉(zhuǎn)動狀態(tài)下簡單的假設(shè)如圖4.6的計算模型也是不嚴密的，擋墻較高時計算結(jié)果出現(xiàn)較大偏差。考慮壓密土核的計算模型在淺埋時具有較高精度，但其隨埋深變化顯著，當埋深超過一定范圍（h / b>05）時結(jié)果偏于不安全。本文方法可以位其它近似方法的模型建立