不同位移模式下剛性擋土墻土壓力計(jì)算方法研究.pdf

1、擋土墻上的土壓力是一個(gè)古老的課題,經(jīng)典的庫(kù)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(kù)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(kù)侖土壓力理論只能求得土壓力合力,土壓力直線(xiàn)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(xiàn)性分布;三是要求墻后土體達(dá)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(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,提出考慮擋土墻位移模式和位移大小的土壓力計(jì)算方法,能較準(zhǔn)確地計(jì)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(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)

3、,以及兩種組合位移模式:繞墻底以下某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)(RBT)、繞墻頂以上某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)(RTT).本文定義土體從靜止?fàn)顟B(tài)到主動(dòng)狀態(tài)的中間過(guò)渡狀態(tài)為"準(zhǔn)主動(dòng)狀態(tài)".通過(guò)對(duì)已有的模型試驗(yàn)和有限元分析的結(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(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(kù)侖土壓力計(jì)算方法進(jìn)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(shí)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).并將本文建議的計(jì)算方法得到的土壓力計(jì)算值與模型實(shí)測(cè)值進(jìn)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(jì)算方法能較好地反映擋土墻實(shí)際工作條