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动静荷载下挡土墙土压力计算及相关问题研究

马少俊  
【摘要】:本文主要研究了动静荷载下挡土墙土压力计算方法、极限状态下墙后滑动楔体的滑裂面形式,双层黏性填土的土压力计算方法、挡土墙稳定性分析等相关问题,并提出了相应的计算理论。 主要工作和创新成果包括: 1.基于平面滑裂面假设,考虑墙土间黏着力和填土的黏聚力,推导得出了黏性土和无黏性土的土压力计算公式。在经典朗肯和库仑土压力条件下将该公式退化对比,结果表明此方法包含了朗肯和库仑土压力理论的情况,可应用于较为复杂工程状况的土压力计算。 2.考虑墙后为双层黏性填土的情况,提出了一种可靠的地震土压力计算方法。在均质黏性土条件下,该公式可退化为均质土的土压力计算公式。通过算例将该方法的计算结果与工程实测值、分层法的计算结果进行分析对比,结果表明该方法与实测值较为吻合。通过分析研究得出结论,当墙后为无黏性填土时,可采用改进分层法计算土压力值;而当墙后为黏性填土时,分层法计算误差较大,应采用本文方法计算土压力值。 3.以微分单元法为基础,采用变分学原理对挡土墙后滑动楔体滑裂面的形状进行了研究,得到了滑裂面曲线的解析解,并提出了两种破坏模式下的土压力计算公式。分析讨论了墙土参数对曲面滑裂面下的主动土压力值的影响,可知填土的黏聚力和内摩擦角是影响土压力值的关键参数。 4.针对现有地震土压力计算方法的局限性与不足,采用拟动力学方法提出了地震土压力的计算公式,并分析土压力沿墙高的分布形式。通过参数分析,揭示了墙土参数及地震荷载加速度系数对土压力值及其分布的影响。在此基础上,提出了地震荷载下挡土墙抗滑动、抗倾覆稳定性安全系数的计算公式。 5.针对现有土压力传感器在测试刚性、半刚性荷载时的不足,研发了一种新型的应变梁式土压力传感器,着重介绍了该传感器的结构组成和工作原理,分析总结了该传感器的优点。通过室内荷载试验,对该土压力传感器的可行性、可靠度进行了初步检验。 本文提出的土压力计算理论是对已有理论的一个有益补充,基于本文的工作所得出的一些新方法、新结论可以用于指导挡土墙的稳定设计及抗震设计。


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