地下结构动土压力简化计算方法研究

基于波动力学理论,考虑土–结构动力相互作用、土介质特性及地震波的传播特性,提出了地震作用下地下结构的动土压力简化抗震设计方法。首先,将土–地下结构体系简化为单自由度的质量–弹簧–阻尼体系。其次,通过建立该体系的波动方程,并进行求解,将自由场响应换算为作用在结构上一点的动土压力,并结合结构周围土体的自由场响应分布特征,可得整个结构上的动土压力分布。最后,以振动台试验结果为基础进行了简化方法的验证,得出本文提出方法能够与试验结果吻合很好。该方法具有概念明确、计算简便、计算效率和精度高等特点,能够求解各类地下结构的地震反应,为地下结构的抗震设计提供了一种简单、实用的工具。     

基坑工程桩墙结构主动土压力研究

基于极限平衡理论,利用单元分层法对基坑工程桩墙围护结构（水泥搅拌桩、地下连续墙等）主动土压力作了详细分析,推导出新的主动土压力强度、主动土压力系数的理论公式。对比朗肯、库伦主动土压力公式,结果表明新的主动土压力理论公式计算值较库仑主动土压力公式计算值略小。通过与室内砂土悬臂结构土压力实测值比较,表明采用本文方法计算的主动土压力更加接近实测值,具有较好的工程指导意义。     

双排桩支护永久结构设计与分析

双排桩支护结构能够有效地控制基坑围护结构的变形。本文依据山西大同市某地下环路工程设计,采用土压力分配法和弹性地基梁法对双排桩支护永久结构进行计算分析,两种计算方法的双排桩受力变形特点相差较大。通过有限元分析,并结合实测数据,得出土压力分配法计算结果较接近实际,弹性地基梁法偏于保守。实践证明,双排桩支护作为永久结构,对于工程的安全和环境的保护是切实可行的。     

双剪统一强度理论在土压力计算中的应用

基于双剪统一强度理论 ,将挡土结构与土相互作用问题视为空间问题 ,推导出了黏性土与无黏性土的主动土压力与被动土压力的计算公式 ,并讨论了加权系数b对主动土压力的影响。为验证公式的可行性 ,通过工程实例将计算结果和采用朗肯土压力理论所得的计算结果及实测结果进行了对比 ,对比表明 :朗肯土压力理论所得的主动土压力偏大 ,当b =0 .5时 ,采用公式所得结果比朗肯土压力理论所得结果更接近实测值 ,从而说明本文公式对挡土结构的设计有一定的指导意义     

基坑工程设计中相邻建筑荷载的作用

基坑工程是指为进行建(构)筑物基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间。为保证基坑施工及主体地下结构的安全和周围环境不受损害,需对基坑进行支护,在基坑工程设计中,作用在支护结构上的荷载除土压力、水压力、施工载荷、地面超载、结构自重、支撑(锚杆)预压力及温度变化等外,还有周围建筑物引起的侧向压力。通过理论分析提出刚性桩(CFG)复合地基基础附加压力对基坑支护结构产生侧向压力的计算方法,该计算方法既不同于深基础(通常指桩基础)计算方法,也不同于天然地基浅基础计算方法。对以后类似工程设计具有一定的理论指导和借鉴意义。     

地下结构与土动力相互作用试验研究

本文介绍了地下结构与土动力相互作用的振动台试验 ,通过试验对拟定结构的加速度放大系数、压力与位移响应进行分析 ,并讨论了地下结构对竖向地震激励的响应 ,以及在不同埋深下 ,土与地下结构的相互作用对地下结构抗震性能的影响。     

土钉支护中土压力计算

土钉墙柔性面层结构上承受的土压力既不符合传统土压力理论计算适用条件,也没有现有理论可以求解,目前大多根据工程经验确定。基于土钉技术可充分发挥土体自稳性的特点,将上限理论推导出的计算式与实测数据结合起来,得到一土压力计算方法,并应用于一复合土钉墙实例。计算土压力与实测数据相符。分析结果认为,当开挖深度超过土体的自稳高度后,土钉结构上一定承受土压力,其大小与开挖深度、坡角、土层性质、支护结构布置相关。该方法适用于土钉墙、复合土钉墙土压力计算。     

平面应变条件下的极限土压力

 针对朗肯土压力理论计算结果与实测结果往往出现偏差,且在很多工况下偏于保守的不足,基于平面应变条件下考虑中主应力影响的强度准则,提出新的土压力计算方法。平面应变方向上的主应力在极限平衡条件下为中主应力,在刚塑性假定的基础上通过静止土压力系数确定,结合强度准则得到大主应力与小主应力之间的关系,进而求得土压力系数。该方法的优点在于：一方面理论严密,结论简单,便于应用,通过简单的计算即可得到分析结果;另一方面分析结果不仅能充分发挥材料的强度潜能,产生一定的经济效益,并且对于实际工程分析结果仍然是偏于安全的。理论分析结果表明,朗肯土压力理论的计算误差随着土的摩擦角的增大而增大。通过与试验结果的比较表明,该土压力计算方法更接近实测数据,从而可更好地指导挡土结构的设计计算。     

土与地下结构动力相互作用的大型振动台试验与计算

本文首先用大型振动台进行了土-地下结构的动力相互作用试验。采用加重乳胶制成的方形管道作为地下结构,将它预埋在大型刚性容器内的填砂中,该容器装置在振动台上,用简谐波在垂直于结构轴线的方向振动。测定了地下结构内的动应力以及砂与地下结构接触面上的动土压力及加速度。在这种试验的基础上提出了土-地下结构动力相互作用的计算模型。用等参数有限元法对这个小结构系统进行动力分析。结果证明,当考虑土的静、动力非线性并在两介质间使用薄层单元时,计算结果与试验结果吻合较好。     

一种考虑主应力偏转的平移挡墙地震土压力算法

遵循 Mononobe-Okabe理论,考虑墙后破裂体内的主应力偏转,并假设小主应力偏转迹线形状为圆形下段部分的一段,通过转动挡土墙的解析模型,再结合库伦土压力的相关概念得到地震主动破裂角。采用微分薄层法,对墙后滑裂微元体进行应力解析,推导得到平移模式(T模式)下的地震主动土压力的计算公式,并分析了土中各参数以及地震动系数对地震土压力的影响情况。本文旨在改进地震土压力算法,不仅在计算中考虑了主应力的偏转,而且大大简化了地震土压力的计算过程。最后将计算值与前人方法及试验数据进行对比,结果显示本文算法得到的地震主动土压力分布与模型试验数据更为吻合。     

不同位移模式刚性挡墙主动土压力研究

假定挡墙后填土沿墙高任一点处侧压力与其水平位移成线性关系,将土体看作是一系列弹簧和理想刚塑体的组合体。在此基础上,分析了挡墙位移模式,改进了Coulomb理论,提出了不同位移模式下刚性挡墙主动土压力非线性分布计算方法。该方法计算合力大小和Coulomb理论计算相等,主动土压力分布和合力作用点位置随挡墙位移模式变化而不同,计算结果和实测结果吻合较好。该方法对刚性挡墙土压力计算具有理论价值。     

基于midasCivil的基坑支锚结构弹性支点法模拟分析

极限平衡法假定了基坑内侧的土抗力为被动土压力状态。对于有支撑的支护结构等值梁法,支点力的计算假定与支点刚度系数是无关的,在使用上受到较大的限制,从理论上也无法反映支护结构的真实工作状态。因此,考虑支撑点刚度及土体变形与应力状态的弹性支点法是一种趋势。弹性支点法分析计算可采用midasCivil中面弹性支承理论作为土体和支挡结构的接触边界条件,通过分析位移结果值,结合规范求解支撑反力和被动侧分布土压力,应用于工程设计中。     

非饱和土土压力在盂县基坑工程中的应用

按照经典土压力理论进行基坑支护设计,非饱和土地区基坑支护结构实测位移通常远小于设计值,其中一个重要原因是未按非饱和土特性计算土压力。针对山西盂县某基坑工程实例,根据勘察报告与Van Genuchten模型确定非饱和黄土土—水特征关系曲线。严格证明了总黏聚力法和卢宁吸应力法两种方法在计算非饱和土土压力时完全等效。应用非饱和土理论,考虑基质吸力的影响,计算支护结构土压力,按照规范方法计算支护结构变形。选取坑边超载较小的两工段,按照非饱和土土压力理论设计并施工灌注桩和SMW工法桩进行试验,结果表明,采用非饱和土理论设计所得支护结构主动土压力有所减小而被动土压力有所增大,支护结构内力与变形远小于规范方法计算值,且更接近于实测值。本工程非饱和土饱和度变化范围内,按非饱和土理论计算所得支护结构受力和变形都在规范方法计算值80%以内。     

深基坑开挖中考虑时空效应的土压力计算方法研究

针对土体自身特性及深基坑开挖工程的特点,总结分析了土压力随位移和时间的变化规律,初步讨论了考虑位移效应和时间效应的土压力计算公式.考虑基坑工程位移和时间的耦合作用,运用耦合理论,提出了基于时空效应的土压力计算方法.实际工程分析结果表明,该方法比传统计算方法更接近实测值,误差仅为传统方法误差的1/5～ 1/4.该方法完善了基坑支护设计理论,对基坑设计与施工具有一定的指导作用.     

圆截面静压挤土刚性短桩水平承载力研究

基于Vesic圆孔扩张理论和M-C屈服准则,提出一种圆截面静压挤土桩不同深度位置桩侧土压力的计算方法;在此基础上,利用桩土接触面无相对位移的假设,建立了挤土刚性短桩发生水平位移时桩侧土压力计算公式,并根据力平衡关系得到静压挤土刚性短桩水平承载力估算方法。为了验证理论公式的可行性,对水平荷载作用下静压挤土刚性短桩进行理论和现场试验对比研究,试验及理论结果表明,在同一深度位置,挤土刚性短桩桩侧土压力比非挤土桩大得多,且桩侧土压力随水平位移的产生出现重新分布现象。此外,采用推荐的估算方法得到的桩身水平承载力理论值与实测结果吻合较好,验证了该方法的可行性。     

On predicting displacement-dependent earth pressure for laterally loaded piles

This paper presents the derivation of a depth-dependent soil displacement model for laterally loaded piles for use in the calculation of displacement-dependent earth pressure. A set of fourth-order differential equations are proposed to compute the pile deflection profile along the pile length. The radial displacement of the soil due to pile movement can be evaluated based on the geometric compatibility requirements. The soil displacement pattern is then used in the earth pressure model to provide the pattern of earth pressure distributed around the pile circumference. The experimental data of the pile response, in terms of the p-y curves reported in the literature, are employed for a comparison with calculations from the proposed approach and other analytical models. The advantages of the developed calculation framework have been demonstrated, namely, that it can accurately reproduce the experimental measurements of soil reactions acting on a pile at different depths and that the influence of the pile installation can be taken into account. An illustrative example of cantilever sheet piles is finally provided to show the ability of the proposed method to analyse complicated problems.     

盾构隧道施工松动土压力计算方法研究

在盾构隧道施工中,因管片支护和注浆填充,隧道拱顶土体位移受限制,土拱效应不完全发挥,土体剪应力小于其抗剪强度,使得Terzaghi松动土压力理论不适用于盾构隧道。针对这一情况,在Handy理论基础上推导了土的侧压力系数计算公式,得出侧压力系数的变化规律,其值与主应力旋转角度相关,其大小在主动土压力系数和被动土压力系数之间变化;并认为土拱效应的发挥和隧道拱顶位移相关,据此,在Terzaghi松动土压力理论基础上推导了一种可以考虑地层损失和管片刚度的松动土压力计算公式;并通过对土拱高度的讨论,提出一种简化的隧道施工扰动范围判断方法。     

考虑变位影响的刚性挡墙非极限土压力研究

 经典土压力理论仅能计算平移模式挡墙的极限状态土压力。采用以主应力差表示的应力圆,根据应力路径三轴试验中得到的径向应力–应变关系,建立非极限状态下受位移影响的土体内摩擦角、墙土间摩擦角发挥值随位移的变化关系,并提出有效位移面积比方法将该关系量化至转动变位模式挡墙。在此基础上,应用水平层分析法和改进的库仑公式,推导出考虑挡墙变位影响的非极限土压力合力及其作用点位置、土压力分布计算式。研究表明：按有效位移面积比方法进行量化后,理论计算值与实测值相对误差较小;所提出的公式较好地反映了土压力随位移的变化规律,能够分析不同变位模式下的非极限土压力,可作为库仑理论公式的有效推广。     

土拱效应理论研究现状及其进展

土拱效应是广泛存在的自然现象,是由于介质的不均匀位移导致土体表现出一种特有的空间效应.土拱效应是造成支护结构所受土压力与库伦理论、郎肯土压力理论的计算结果有一定差异的一个重要原因.虽然已经研究了100多年,但是土拱效应仍然还存在许多值得讨论的问题.本文从土拱理论研究的现状出发,将土拱问题从土拱存在的条件、基于土拱效应的...     

深基坑双排支护桩的受力性能与应用研究

将结构力学方法和改进的"m法l理论"引入到双排基坑支护桩的计算中.本文提出改进的"m法1理论",将双排桩的前排桩和单排桩的计算坐标原点取在坑底处,将坑底以卜的桩后土在坑底以下桩上产生的土压力考虑在桩的挠曲微分厅程中.其坑底以卜的土压力为化移、排桩净距和上件指标的函数,其坑底以下由于坑底以上土的重力产生的土压力为位移、排桩净距和土性指标的甬数,但将坑底以下多层土换算为单层土,坑底以下产生的这一土压力便町取为常数.上述土压力与位移的关系式通过试算确定.通过审内模型试验、双排桩改进的"m法l理论",得到如下一些可资参考的结论:(a)只要桩顶连梁与桩的刚度比等于0.48,则连梁刚度是合适的,冉继续增加连梁刚度无意义;(b)按照公路、铁路桥涵规范确定的桩问不村j互影响的排桩净距值偏于保守,不同的土类可乘以0.81～O.92的系数,粗粒土乘0.81,细粒土乘0.92,继续增大排桩间净距对双排桩的受力和变形影响不大;(c)本文的工程实例表明双排桩较单排桩至少可减少造价22%,具有良好的经济价值,同时具有良好的变形性能,对基坑周围建筑物(构筑物)或地F管线小构成影响,值得继续研究和广泛应用于各种支护上程中.