不同位移模式下剛性擋土墻土壓力計算方法研究.pdf

1、擋土墻上的土壓力是一個古老的課題,經(jīng)典的庫侖(Coulomb)土壓力理論和朗肯(Rankine)土壓力理論,因其計算簡單和力學(xué)概念明確,在土木工程中得到廣泛應(yīng)用.但是經(jīng)典的庫侖土壓力理論存在著一些明顯的不足之處:一是要求剛性擋土墻為均勻平移,這與正常工作條件下?lián)跬两Y(jié)構(gòu)的實際位移情況不符;二是嚴格意義上庫侖土壓力理論只能求得土壓力合力,土壓力直線分布只是一種假定,并且實測得到的土壓力大多呈非線性分布;三是要求墻后土體達到極限平衡狀態(tài),求得

2、該極限狀態(tài)下的土壓力,如主動土壓力,而對于墻體背離填土移動的情況,實測得到的土壓力通常大于主動土壓力.因此,有必要根據(jù)工程實際,提出考慮擋土墻位移模式和位移大小的土壓力計算方法,能較準確地計算剛性擋土墻上的土壓力,這也是決定擋土結(jié)構(gòu)設(shè)計合理經(jīng)濟的一個重要因素.本文以不同位移模式背離填土移動的剛性擋土墻為研究對象,對擋土墻上土壓力隨墻體位移的變化進行研究.墻體位移模式包括三種基本位移模式:平移(T)、繞墻底轉(zhuǎn)動(RB)、繞墻頂轉(zhuǎn)動(RT)

3、,以及兩種組合位移模式:繞墻底以下某點轉(zhuǎn)動(RBT)、繞墻頂以上某點轉(zhuǎn)動(RTT).本文定義土體從靜止狀態(tài)到主動狀態(tài)的中間過渡狀態(tài)為"準主動狀態(tài)".通過對已有的模型試驗和有限元分析的結(jié)果進行歸納和分析,得到擋土墻不同位移模式下墻體背離填土移動時,墻后填土的漸進破壞機理.不同位移模式下,隨墻體位移增大,墻后土體塑性區(qū)的發(fā)展不相同,這使得填土抗剪強度的發(fā)揮和墻土接觸面上摩擦力的發(fā)揮均不同,而這又將決定擋土墻上土壓力的大小,因此,采用函數(shù)擬合

4、填土內(nèi)摩擦角和墻土接觸面上摩擦角發(fā)揮與位移之間的關(guān)系,以此反映土壓力隨位移的發(fā)展.同時,根據(jù)不同位移模式下墻后填土漸進破壞的特點,對庫侖土壓力計算方法進行不同的修正,并引入摩擦角與位移之間的關(guān)系,得到不同墻體位移模式下任意位移時擋土墻上水平土壓力強度大小、分布,水平土壓力合力大小及合力作用點.并將本文建議的計算方法得到的土壓力計算值與模型實測值進行比較,兩者較符合.采用考慮墻體位移模式和位移量的土壓力計算方法能較好地反映擋土墻實際工作條