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《浙江大学》 2005年
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不同位移模式下刚性挡土墙土压力计算方法研究

龚慈  
【摘要】:挡土墙上的土压力是一个古老的课题,经典的库仑(Coulomb)土压力理论和朗肯(Rankine)土压力理论,因其计算简单和力学概念明确,在土木工程中得到广泛应用。但是经典的库仑土压力理论存在着一些明显的不足之处:一是要求刚性挡土墙为均匀平移,这与正常工作条件下挡土结构的实际位移情况不符;二是严格意义上库仑土压力理论只能求得土压力合力,土压力直线分布只是一种假定,并且实测得到的土压力大多呈非线性分布;三是要求墙后土体达到极限平衡状态,求得该极限状态下的土压力,如主动土压力,而对于墙体背离填土移动的情况,实测得到的土压力通常大于主动土压力。因此,有必要根据工程实际,提出考虑挡土墙位移模式和位移大小的土压力计算方法,能较准确地计算刚性挡土墙上的土压力,这也是决定挡土结构设计合理经济的一个重要因素。 本文以不同位移模式背离填土移动的刚性挡土墙为研究对象,对挡土墙上土压力随墙体位移的变化进行研究。墙体位移模式包括三种基本位移模式:平移(T)、绕墙底转动(RB)、绕墙顶转动(RT),以及两种组合位移模式:绕墙底以下某点转动(RBT)、绕墙顶以上某点转动(RTT)。本文定义土体从静止状态到主动状态的中间过渡状态为“准主动状态”。通过对已有的模型试验和有限元分析的结果进行归纳和分析,得到挡土墙不同位移模式下墙体背离填土移动时,墙后填土的渐进破坏机理。不同位移模式下,随墙体位移增大,墙后土体塑性区的发展不相同,这使得填土抗剪强度的发挥和墙土接触面上摩擦力的发挥均不同,而这又将决定挡土墙上土压力的大小,因此,采用函数拟合填土内摩擦角和墙土接触面上摩擦角发挥与位移之间的关系,以此反映土压力随位移的发展。同时,根据不同位移模式下墙后填土渐进破坏的特点,对库仑土压力计算方法进行不同的修正,并引入摩擦角与位移之间的关系,得到不同墙体位移模式下任意位移时挡土墙上水平土压力强度大小、分布,水平土压力合力大小及合力作用点。并将本文建议的计算方法得到的土压力计算值与模型实测值进行比较,两者较符合。 采用考虑墙体位移模式和位移量的土压力计算方法能较好地反映挡土墙实际工作条件下的位移情况,并且能计算任意墙体位移下挡土墙上的土压力,避免了采用库仑主动土压力理论计算得到土压力偏小而使设计安全度降低的缺点。因此,本文提出的土压力计算方法能使挡土墙设计更安全合理。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TU476

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【引证文献】
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