本文關鍵詞：繞墻底轉動擋土墻非極限狀態(tài)主動土壓力研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,各種基礎設施的建設如火如荼的進行。擋土墻作為一種支護結構,也得到了廣泛的應用。然而當前,在擋土墻設計時使用的朗肯和庫侖土壓力計算方法有很大的缺陷。一是求解土壓力時土體必須處于極限狀態(tài),實際上墻后土體在大多數(shù)情況下處于非極限狀態(tài),尤其是主動情況下非極限土壓力比極限土壓力值大,因此主動時采用極限狀態(tài)土壓力往往會使擋土墻結構偏于危險;二是不能考慮擋土墻的位移量及不同位移模式對土壓力的影響;三是經(jīng)典土壓力理論中摩擦角一直被視為一個常數(shù),然而事實上墻土間摩擦及土體內(nèi)摩擦均是隨著土體變形的增加逐漸發(fā)揮的;四是經(jīng)典土壓力理論中土壓力沿墻高為線性分布,而大量試驗和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)證實了土壓力沿墻高為非線性分布。鑒于上面所述,本文運用ANSYS有限元建立擋土墻、地基及墻后回填土體彈塑性有限元模型,用分段位移約束模擬繞墻底轉動擋土墻的主動非極限狀態(tài),對墻后回填砂土位移場、塑性區(qū)、土壓力系數(shù)及主動土壓力的有限元計算結果進行分析,并提出了可以計算非極限狀態(tài)擋土墻土壓力的改進庫侖土壓力公式,最后將公式解與有限元解進行對比,驗證了改進庫侖土壓力公式的合理性,并得到以下結論:(1)非極限狀態(tài)墻后回填砂土相對位移區(qū)近似為扇形;相對位移區(qū)范圍隨墻體位移比、內(nèi)摩擦角、泊松比的增大而增大,隨墻土摩擦角、彈性模量的增大而減小。隨著墻體位移比的增大,緊鄰墻背上部的土體豎直位移增大,有坍塌趨勢;隨著土體內(nèi)摩擦角、墻土摩擦角、彈性模量和泊松比的增大,緊鄰墻背上部的土體豎直位移逐漸減小,發(fā)生坍塌的趨勢越來越不明顯。(2)非極限狀態(tài)墻后回填砂土塑性區(qū)近似為三角形;塑性區(qū)范圍隨著墻體位移比、回填砂土彈性模量的增大而增大,隨著回填砂土內(nèi)摩擦角、墻土摩擦角、泊松比的增大而減小。(3)有限元主動土壓力系數(shù),從墻頂?shù)綁Φ字饾u增大,在墻踵處由于土體與地基的摩擦作用,會有所減小;其隨墻體位移比、回填砂土內(nèi)摩擦角、墻土摩擦角、彈性模量的增大而減小;隨泊松比的增大而增大。(4)非極限狀態(tài)主動土壓力呈凹曲線分布;主動土壓力及合力隨墻體位移比、內(nèi)摩擦角、墻土摩擦角、彈性模量的增大逐漸減小,隨泊松比的增大逐漸增大;合力作用點高度隨著墻體位移比、內(nèi)摩擦角、彈性模量的增大而減小并逐漸趨于穩(wěn)定,隨著墻土摩擦角的減小而減小并逐漸趨于穩(wěn)定,隨著泊松比的增大而減小。(5)用改進庫侖土壓力公式計算得到非極限狀態(tài)土壓力分布、合力及作用點,并與有限元的結果進行對比,發(fā)現(xiàn)兩者整體上很一致,從而驗證了改進庫侖土壓力公式的合理性。
【關鍵詞】：非極限狀態(tài) 擋土墻 繞墻底轉動 ANSYS有限元 主動土壓力
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU476.4;TU432
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 研究的目的和意義12
• 1.2 擋土墻土壓力理論12-15
• 1.2.1 朗肯土壓力理論12-14
• 1.2.2 庫侖土壓力理論14-15
• 1.3 國內(nèi)外擋土墻土壓力研究現(xiàn)狀15-18
• 1.4 本文研究的假定條件、研究思路及預期目標18-20
• 1.4.1 假定條件18
• 1.4.2 研究思路18
• 1.4.3 預期目標18-20
• 第二章 ANSYS有限元理論及擋土墻模型的建立20-28
• 2.1 ANSYS有限元理論20-23
• 2.1.1 ANSYS有限元基本原理20-21
• 2.1.2 ANSYS有限元分析的基本步驟21-22
• 2.1.3 ANSYS有限元接觸分析22-23
• 2.1.4 ANSYS有限元PLANNE42單元23
• 2.2 擋土墻模型的建立23-28
• 2.2.1 擋土墻模型的平面簡化23-24
• 2.2.2 擋土墻模型的結構參數(shù)、材料參數(shù)及屈服準則24-25
• 2.2.3 擋土墻模型網(wǎng)格劃分及接觸摩擦25-27
• 2.2.4 擋土墻模型邊界條件、荷載施加、求解設置27-28
• 第三章 擋土墻后回填砂土位移場、塑性區(qū)及土壓力系數(shù)分析28-52
• 3.1 擋土墻后回填砂土位移場28-38
• 3.1.1 位移場概述28
• 3.1.2 豎直位移場28-33
• 3.1.3 水平位移場33-38
• 3.2 擋土墻后回填砂土塑性區(qū)38-45
• 3.2.1 塑性區(qū)概述38-40
• 3.2.2 墻體位移比對塑性區(qū)的影響40
• 3.2.3 內(nèi)摩擦角對塑性區(qū)的影響40-41
• 3.2.4 墻土摩擦角對塑性區(qū)的影響41-42
• 3.2.5 彈性模量對塑性區(qū)的影響42-43
• 3.2.6 泊松比對塑性區(qū)的影響43-45
• 3.3 土壓力系數(shù)45-50
• 3.3.1 不同墻體位移比下的土壓力系數(shù)45-47
• 3.3.2 不同內(nèi)摩擦角下的土壓力系數(shù)47
• 3.3.3 不同墻土摩擦角下的土壓力系數(shù)47-48
• 3.3.4 不同彈性模量下的土壓力系數(shù)48-49
• 3.3.5 不同泊松比下的土壓力系數(shù)49-50
• 3.4 小結50-52
• 第四章 繞墻底轉動擋土墻非極限狀態(tài)主動土壓力有限元解52-62
• 4.1 土壓力分布52-56
• 4.1.1 不同墻體位移下的主動土壓力分布52
• 4.1.2 不同內(nèi)摩擦角下的主動土壓力分布52-53
• 4.1.3 不同墻土摩擦角下的主動土壓力分布53-54
• 4.1.4 不同彈性模量下的主動土壓力分布54-55
• 4.1.5 不同泊松比下的主動土壓力分布55-56
• 4.2 土壓力合力及作用點56-61
• 4.2.1 墻體位移比對主動土壓力合力及作用點的影響56-57
• 4.2.2 內(nèi)摩擦角對主動土壓力合力及作用點的影響57-58
• 4.2.3 墻土摩擦角對主動土壓力合力及作用點的影響58-59
• 4.2.4 彈性模量對主動土壓力合力及作用點的影響59-60
• 4.2.5 泊松比對主動土壓力合力及作用點的影響60-61
• 4.3 小結61-62
• 第五章 繞墻底轉動擋土墻非極限狀態(tài)主動土壓力計算公式62-78
• 5.1 擋土墻位移對土體摩擦角發(fā)揮值的影響62-63
• 5.2 非極限狀態(tài)擋土墻主動土壓力計算公式63-65
• 5.2.1 擋土墻模型基本假定63
• 5.2.2 主動土壓力計算公式63-65
• 5.3 公式解與有限元解對比分析65-77
• 5.3.1 不同墻體位移比結果對比65-67
• 5.3.2 不同內(nèi)摩擦角結果對比67-72
• 5.3.3 不同墻土摩擦角結果對比72-77
• 5.4 小結77-78
• 第六章 結論與展望78-80
• 6.1 結論78
• 6.2 展望78-80
• 參考文獻80-84
• 致謝84-85
• 攻讀碩士學位期間公開發(fā)表的學術論文85

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  本文關鍵詞：繞墻底轉動擋土墻非極限狀態(tài)主動土壓力研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：495014