【摘要】：基于Coulomb土壓力理論和Rankine土壓力理論修改的經驗公式,被廣泛用于擋土工程的結構設計中,但對于墻前填土為傾斜坡面且方向斜向下時,經典土壓力理論以及現有的經驗公式不能準確解決擋土墻墻前被動土壓力計算問題。鑒于此,本文依托重慶市建設科技計劃項目,開展“樁板墻墻前傾斜坡面被動土壓力計算方法研究”,采用理論分析、物理模型試驗和數值模擬試驗相結合的手段,對樁板墻墻前土體傾斜向下時,墻前被動土壓力進行了全面的分析。其主要研究內容與成果如下:(1)基于Rankine經典土壓力理論,將墻前傾斜坡面填土簡化為覆土高度為h的水平填土面,給出了h的確定方法,推導出一種簡化計算方法。(2)基于Coulomb經典土壓力理論,建立了樁板墻墻前傾斜坡面被動土壓力計算模型,推導出被動土壓力計算公式,分析了填土坡面傾角?、土體內摩擦角?、樁板墻入土深度H對滑動破裂角?的影響以及土體內摩擦角?、擋土墻與填土體之間的摩擦角?、粘聚力c等值對水平側向土壓力e_z值影響。(3)采用自制的試驗模型箱開展了RB位移模式下不同傾角的被動土壓力試驗研究,分析了墻前傾斜坡面傾角?對被動土壓力的大小、分布和合力作用點位置的影響。試驗結果表面:在RB位移模式下水平側向被動土壓力呈非線性分布,且合力作用點高于H/3。(4)以物理模型為基礎,采用PLAXIS軟件進行數值計算。研究發(fā)現,當樁板墻的變位方式為RB模式時,不同深度的土體不能同時達到被動極限平衡狀態(tài),上部土體要先于下部土體達到被動極限平衡狀態(tài);當樁板墻的變位方式為T模式時,不同深度的土體達到被動極限平衡狀態(tài)時所需位移基本一致。(5)將所推導的兩種理論計算公式與物理模型試驗和數值模型試驗進行對比分析,得出兩種理論計算公式的適用條件。
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TV223
【圖文】：

推導出土壓力沿墻高呈線性分布。Coulomb 土壓力理論則是忽略了墻背滑動土楔體的實際應力狀態(tài)，根據靜力平衡條件解得到擋土墻的總土壓力，其分布形式仍為線性分布。從經典土壓力理論問世以來，經歷了一系列的改變，日趨完善，眾多學者采用不同的方法或研究手段分析找到更精確的解，工程中常用原型觀測方法結合數值模擬試驗進行計算求解，實驗室則常用物理模型試驗驗證理論模型。在經典土壓力理論的基礎上，考慮更多的影響因素或是適當的擴展適用范圍，從而能被更廣泛的適用于工程實際中，不再受到多種條件的約束，同樣能夠使土壓力理論不斷改進提升。太沙基[54]針對土壓力與墻體位移的關系，通過物理模型試驗方法找到其變化規(guī)律。其中，當墻體遠離土體達到極限平衡時為主動土壓力aE ，靠近土體達到極限平衡時為被動土壓力pE ，當土體沒有發(fā)生位移和變形時則為靜止土壓力0E ，如圖 2-1 所示。林宇亮[55]基于 Coulomb 土壓力理論，采用薄層微元法推導出了粘性土被動土壓力的解析解，如圖 2-2 所示。結果表明被動土壓力沿墻高呈非線性分布。

推導出土壓力沿墻高呈線性分布。Coulomb 土壓力理論則是忽略了墻背滑動土楔體的實際應力狀態(tài)，根據靜力平衡條件解得到擋土墻的總土壓力，其分布形式仍為線性分布。從經典土壓力理論問世以來，經歷了一系列的改變，日趨完善，眾多學者采用不同的方法或研究手段分析找到更精確的解，工程中常用原型觀測方法結合數值模擬試驗進行計算求解，實驗室則常用物理模型試驗驗證理論模型。在經典土壓力理論的基礎上，考慮更多的影響因素或是適當的擴展適用范圍，從而能被更廣泛的適用于工程實際中，不再受到多種條件的約束，同樣能夠使土壓力理論不斷改進提升。太沙基[54]針對土壓力與墻體位移的關系，通過物理模型試驗方法找到其變化規(guī)律。其中，當墻體遠離土體達到極限平衡時為主動土壓力aE ，靠近土體達到極限平衡時為被動土壓力pE ，當土體沒有發(fā)生位移和變形時則為靜止土壓力0E ，如圖 2-1 所示。林宇亮[55]基于 Coulomb 土壓力理論，采用薄層微元法推導出了粘性土被動土壓力的解析解，如圖 2-2 所示。結果表明被動土壓力沿墻高呈非線性分布。

式中：pie ── 計算點處的被動土壓力（2kN /m）；piK ── 計算點處的被動土壓力系數，為 tan4522piiK 。2.2.2 按 Coulomb 理論計算被動土壓力在文獻[16]中，根據庫侖平面滑動面的假設理論，胡曉軍等人考慮了填土體自身粘聚力及擋墻墻背與填土面接觸產生的黏著力wC ，建立了填土體為粘性土時擋土墻被動土壓力計算公式，由于公式及其復雜，則需要利用編程方法求解試算。如圖 2-3 所示，假定滑動土體為 ABC，對其進行受力分析，作用力有（a）滑動土楔體的自重和均布荷載的合力W；（b）滑動破裂面 BC 上的反力 R；（c）BC 面上的總黏聚力 cossinHcosCc；（d）墻背 AB 面上的總黏著力cos HCcww （e）墻背 AB 面上的反力 E。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 豐巨武;周慧珍;;RB位移模式擋土墻非極限狀態(tài)被動土壓力研究[J];山西水利科技;2015年04期

2 劉濤;錢明;趙琦;孫薇薇;劉德穩(wěn);;繞墻頂轉動位移模式下黏性土擋土墻的被動土壓力研究[J];中國科技論文;2015年01期

3 李昕睿;徐日慶;;考慮曲線滑裂面的非極限被動土壓力計算[J];地下空間與工程學報;2013年06期

4 楊泰華;龔建伍;湯斌;俞曉;賀懷建;;不同變位模式下無黏性土非極限被動土壓力計算分析[J];巖土力學;2013年10期

5 曹雄;陳奕柏;柯才桐;;剛性擋土墻后粘性土土壓力研究[J];海南大學學報(自然科學版);2013年02期

6 神進;顧幫全;紀尚俊;王良;;墻前被動土壓力在擋土墻設計中的應用研究[J];中國水運(下半月);2012年11期

7 顧幫全;王志強;王俊剛;;擋土墻墻前被動土壓力影響因素研究[J];青島理工大學學報;2012年05期

8 張常光;趙均海;張冬芳;;非飽和土強度非線性及對被動土壓力的影響[J];廣西大學學報(自然科學版);2012年04期

9 司馬軍;呂果;胡建偉;;剛性擋墻前土臺被動土壓力模型試驗研究[J];土工基礎;2011年06期

10 林宇亮;楊果林;黃向京;;擋墻后粘性土被動土壓力的薄層微元法[J];公路交通科技;2011年03期

相關碩士學位論文 前1條

1 張玉偉;斜陡邊坡前緣擋墻主動土壓力計算方法研究[D];重慶交通大學;2017年

本文編號：2785260