考慮位移效應(yīng)擋土墻土壓力的有限元對(duì)比計(jì)算研究.pdf

1、土力學(xué)計(jì)算是土力學(xué)中的一個(gè)重要課題，經(jīng)典的庫侖(Coulomb)土壓力理論和朗肯(Rankine)土壓力理論，因其計(jì)算簡(jiǎn)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(shí)際位移情況不符；二是嚴(yán)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(shí)測(cè)得到的土壓力大多呈非線性分布；三是要求墻后土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)，求

2、得該極限狀態(tài)下的土壓力，如主動(dòng)土壓力，而對(duì)于墻體背離填土移動(dòng)的情況，實(shí)測(cè)得到的土壓力通常大于主動(dòng)土壓力。因此，有必要根據(jù)工程實(shí)際，檢驗(yàn)擋土墻位移模式和位移大小的土壓力計(jì)算方法的準(zhǔn)確性，這也是決定擋土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要因素。 本文以不同位移模式背離填土移動(dòng)的剛性擋土墻為研究對(duì)象，對(duì)擋土墻上土壓力隨墻體位移的變化進(jìn)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(dòng)(RB)、繞墻頂轉(zhuǎn)動(dòng)(RT)。通過對(duì)已有的模型試

3、驗(yàn)分析的結(jié)果進(jìn)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(dòng)時(shí)，墻后填土的漸進(jìn)破壞機(jī)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(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，采用有限元計(jì)算模擬填土內(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(shí)，根據(jù)不同位移模式下墻后填土漸進(jìn)破壞的特點(diǎn)，對(duì)庫侖土壓力計(jì)算方法計(jì)算得出的土壓力值

4、、有限元計(jì)算得出的土壓力值分別與模型實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)通過有限元得出的土壓力值較好的反映了墻后填土土壓力的實(shí)際情況，而通過庫侖土壓力計(jì)算方法計(jì)算得出的土壓力值與實(shí)測(cè)值有不同程度的缺陷。 采用考慮墻體位移模式和位移量的有限元計(jì)算方法能較好地反映擋土墻實(shí)際工作條件下的位移情況，并且能計(jì)算任意墻體位移下?lián)跬翂ι系耐翂毫?，避免了采用庫侖主?dòng)土壓力理論計(jì)算得到土壓力偏小而使設(shè)計(jì)安全度降低的缺點(diǎn)。因此，采用有限元計(jì)算方法計(jì)算擋土墻墻后土壓