考慮擋土墻不同變位模式與位移效應(yīng)的土壓力計算方法.pdf

1、土壓力是土力學(xué)的一個古老課題，經(jīng)典的庫侖(Coulomb)土壓力和朗肯(Rankine)土壓力理論，由于計算的簡單和力學(xué)概念明確，一直為工程設(shè)計所采用?？墒侵钡浆F(xiàn)在土壓力理論仍然不是很完善，經(jīng)典土壓力主要存在三個明顯的缺點(diǎn)：一是要求土體變形完全達(dá)到極限狀態(tài)的臨界條件；二是經(jīng)典土壓力理論沒有考慮擋土墻的變位方式及其位移對土壓力的影響；三是要求擋土墻為均勻平移；這些與擋土墻實(shí)際的變位模式和位移情況不符。由于巖土工程的復(fù)雜性，土壓力問題一直以

2、來很難用理論計算做出精確的解答；所以有必要對經(jīng)典的土壓力進(jìn)行發(fā)展，才可以較為準(zhǔn)確的計算剛性擋土墻的土壓力分布，這也是決定擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)濟(jì)的一個重要因素。 本文以不同變位模式且考慮位移效應(yīng)的剛性擋土墻為研究對象，首次將不同變位模式與考慮位移效應(yīng)的擋土墻應(yīng)用到水平薄層分析法中，對水平層分析法進(jìn)行了推廣，利用改進(jìn)的水平層分析法推導(dǎo)了擋土墻各種變位模式下的土壓力分布公式。墻體變位模式包括三種基本變位模式：平移(T)、繞墻底轉(zhuǎn)動(RB)

3、、繞墻頂轉(zhuǎn)動(RT)。本文對T、RB和RT模式的主動和被動土壓力分布進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)，得到了相應(yīng)形式下土壓力的分布。在對推導(dǎo)RB與RT模式的側(cè)向土壓力系數(shù)時，發(fā)現(xiàn)側(cè)向土壓力系數(shù)不僅與土體的參數(shù)和墻土間的外摩擦角有關(guān)，而且和墻后填土的深度與薄層單元上的垂直壓力有關(guān)。關(guān)于對這個側(cè)向土壓力系數(shù)的描述很復(fù)雜，要清楚土壓力的真實(shí)分布必須完全弄清楚這個土壓力系數(shù)與這些參數(shù)的復(fù)雜關(guān)系，文中對得到的側(cè)向土壓力系數(shù)進(jìn)行了簡化。不同變位模式下，隨墻體位移增

4、大，墻后土體塑性區(qū)的發(fā)展不相同，這使得填土抗剪強(qiáng)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，針對不同的變位方式采用不同函數(shù)擬合填土內(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。并引入摩擦角正切值與位移之間的關(guān)系，得到不同墻體變位模式下任意位移時擋土墻上水平土壓力強(qiáng)度大小、分布，水平土壓力合力大小及合力作用點(diǎn)；本文為了計算方便，特編制了本文土壓力計算的MATLAB程序，