刚性挡墙上土压力不确定性的计算研究

土压力发生条件提供的不充分性和土层分布的空间特性是造成刚性挡墙上作用的土压力不确定性的两个主要因素。在计算上,前者表现为土压力计算模型的不确定性;后者则表现为土体计算参数的不确定性。就土压力不确定性问题而言,较为合理的方法是用一定的区间范围在理论上对土压力给出恰当的估计,尽可能地包括所有可能情况下挡墙受到的作用力,供给工程设计人员选用;而对于模型不确定性和参数不确定性两类问题,需要借助于不同的数学方法确定相应土压力的合理区间范围。基于极限平衡变分法,将土压力的泛函极值问题转化为确定带有约束的函数的极值问题,研究了因墙体变位模式引起的土压力计算模型的不确定性。采用区间分析的方法,以挡墙垂直、墙背光滑情况下的Coulomb公式为例,探讨了区间运算和实函数的区间扩展形式,初步分析了土压力计算因力学参数不确定带来的不确定性问题。文中的思路对于岩土工程中其它不确定性问题的研究也提供了很好的借鉴。     

关于“对‘刚性挡墙上土压力不确定性的计算研究’讨论”的回复

<正>笔者发表于《岩土工程学报》2007年第3期的论文"刚性挡墙上土压力不确定性的计算研究"(以下称原文)引起陈秋南先生的讨论。非常感谢陈秋南先生对拙作提出的宝贵意见,现就有关问题与陈秋南先生商榷,陈述如下。     

基于模型不确定的挡墙土压力计算

基于模型不确定性土压力问题,从滑动土体整体静力平衡方程出发,推导了一般情况下土压力泛函极值等周模型,包含了主动和被动极限状态两种情况。通过引入坐标变换对土压力变分问题进行求解,得到了滑裂面函数和沿滑裂面分布的法向应力函数,将土压力的求解进一步转化为以两个拉格朗日常数为未知量的函数的极值问题。在函数Ф随作用点位置系数ξ的变化曲线中,可以找到一段Ф=0的水平直线段,此直线段即为合理作用点位置系数范围,由此可以确定对应的土压力范围。通过算例对主动和被动两种情况予以说明。计算表明,作用点位置系数存在上下界限值,且分别对应土压力最大值和最小值及对应的滑裂面。土压力的大小和作用点位置依赖于挡墙变位模式,作用点位置系数上下限处所对应的土压力构成的数值范围,包含了各种挡墙变位模式下的土压力。通过本文提出的方法可以得到挡墙不同变位模式下,土压力大小和作用点位置的区间估计,以便为工程设计人员选用。     

基坑挡墙土压力模型参数的探讨

指出了高层建筑基坑工程中作用在围护结构上的土压力在非极限状态下随结构的变形而变化,提出了土压力的计算模型,对模型的参数进行了讨论,并结合工程实例进行了说明,以促进基坑挡墙土压力的研究。     

挡土墙上土压力的试验研究与数值分析

在土力学中,计算土体作用于结构上的作用力是一个古老的课题。经典的Coulomb和Rankine土压力理论,虽计算简单和力学概念明确,但也存在着两个明显的弱点:一是要求土体变形达到极限状态的临界条件;二是没有考虑挡墙变位方式的影响。再加上岩土工程的复杂性,土压力问题成为一个至今仍难以用理论计算作出精确解答的问题。 通过模型试验和数值分析,对作用于刚性和柔性挡土墙上土压力的大小及其分布规律进行了研究。对于刚性挡墙,作者采用自制的模型箱,进行砂性填土被动土压力的模型试验,研究不同的挡墙变位方式对被动土压力大小及其分布规律的影响。挡墙采用的变位方式为:平移、绕墙顶上某点转动和绕墙底下某点转动。当同时考虑土体的力学特性和土与结构接触面上的变形特性时,作者用有限单元法对刚性挡土墙上的主动土压力和被动土压力进行分析研究,土体采用弹塑性的Mohr-Coulomb本构模型,在土与结构接触面间引入无厚度的Goodman接触单元,接触面上剪应力和剪切位移采用弹塑性的本构模型。研究不同的挡墙变位方式、不同墙面摩擦特性以及土体变形特性等因素对土压力大小和分布的影响。 对于柔性挡墙,以基坑工程的围护结构为例,采用考虑土体应力路径影响的非线性有限元法,分析了基坑工程中不同围护型式时作用在围     

挡墙上作用土压力和水土压力的测试研究

利用自制试验箱进行了刚性挡墙平动、绕墙底转动和绕墙顶转动三种墙体主动变位模式情况下,挡墙上作用的土压力和水土压力的测试研究。测试结果表明,挡墙上作用的土压力和水土压力的大小及作用点位置都随挡墙不同的变位模式而改变,由此提出了土压力和水土压力作用的区间估计问题。     

挡墙土压力及其分布影响因素的研究

利用依托工程完整的挡墙温度、位移和土压力观测资料研究了挡墙土压力及其分布的影响因素,首先利用实测资料反演分析确定了计算参数,继而进行挡墙温度应力仿真分析,研究了挡墙所支挡的堆石体高度、挡墙位移和气温对挡墙土压力及其分布的影响,指出在挡墙所支挡的土石体作用基本不变的情况下,气温是影响挡墙土压力分布的重要因素,进一步揭示了挡墙的工作机理和挡墙土压力周期性变化的原因。     

土工格栅加筋土挡墙设计中几个问题的讨论

以我国《水利水电工程土工合成材料应用技术规范：SL/T 225—98》[1]为背景,结合近些年公开发表文献的相关研究成果,针对土工格栅加筋土挡墙设计中大家较为关注的刚性筋式挡墙和柔性筋式挡墙的划分、土压力的计算及滑动面的确定几个问题进行了详细讨论和分析,得到如下结论 ：(1)目前较为常用的聚合物类的普通土工格栅应归为柔性筋式挡墙,近几年来新出现的钢塑土工格栅挡墙应归为刚性筋式挡墙;(2)对于土工格栅加筋土挡墙,在进行筋材水平拉力计算时,其墙背侧向土压力较接近于朗肯主动土压力,设计计算按主动土压力计算是合适的;(3)土工格栅加筋土挡墙的潜在破裂面应采用朗肯直线型破裂面计算。所得结论可供类似工程设计中参考。     

水泥土挡墙抗倾覆稳定性计算若干问题

在水泥土挡墙抗倾覆稳定性计算中,墙背和墙面土骨架压力普遍采用朗金型或库伦型土压力理论计算,墙面土骨架压力也普遍视为抗力。至于墙面水压力和墙底水压力的定位,则有两种相反做法。本文对这些方法存在的问题进行了分析,提出了将挡墙抗倾覆稳定系数定义为挡墙重度调整系数并按基坑深度与挡墙高度之比调整墙背土骨架压力和墙面土骨架压力的方法。该方法能弥补现行水泥土挡墙抗倾覆稳定性计算方法的不足。     

柔性挡墙的主动土压力计算及分布研究

已有研究表明,柔性挡墙在不同位移量和位移模式下,主动土压力的大小和分布均发生变化,其分布也与刚性挡墙有明显区别。在前人室内试验和数值模拟结果的基础上,建立了考虑位移变化效应的柔性挡墙土压力计算模型,采用中间状态系数来统一反映挡墙位移模式和位移量的影响,提出了任意位移柔性挡墙主动土压力合力系数的计算公式;在求得合力基础上,将土体简化为非线性弹簧和刚塑性体的组合体,提出了任意位移下的土压力分布和合力作用点高度的计算方法。以前人模型试验为算例,将本文方法与试验结果、已有理论方法的对比表明,本文方法得到的土压力分布与试验值更接近。研究还发现,随着柔性挡墙位移量的增大,土压力合力逐渐减小,土压力分布的非线性程度逐渐增大;合力作用点位置随挡墙位移形态的变化而改变;在典型鼓胀形变位模式下,土压力呈R形分布。     

关于"城市庆典"的随想

一盏盏泛着红光的灯笼飘浮在古城的聚落之中,点亮了2008年的京城;一座座装配齐备的工棚穿插在钢筋水泥之中,表达着对建设者们的关爱;一家家小店在时间刻度上的组合,构成了不眠的城市;一个个公共空间带着新的功能、新的活力注入拥挤不堪的都市里的村庄。当我们在那一幅幅漂亮的图板中寻觅,当我们在那一段段文字中徜徉,我不禁为之感动:“城市庆典”的主题,在这些年轻的心中如此深沉,如此丰富。     

谈建筑式样中的“力”

该文运用格式塔理论,通过对格式塔理论"场"与"力"的分析,阐明了审美主体人的生理场、心理场与物理场之间的关系,剖析了建筑的基本型中蕴藏着的处于动态平衡状态下的"力"的结构式样.这种结构式样是在"心理力场"的作用下才使得我们领悟到建筑动感的存在,张力地存在.最后详细的阐述了当代建筑基本型中"场"与"力",以及产生建筑构型式样张力的几种因素.     

对话建筑色彩的"界"与"戒"

结合大连城市色彩的地域性建设与规划,论述了大连城市色彩的主题色彩,存在的问题以及世界各城市关于应对"地球变暧",低碳经济解决的渠道.     

"第五立面"设计探

作为屋顶的建筑“第五立面“形态是建筑师在建筑创作中投入精力最多的一部分工作.“第五立面“的形态设计不是孤立的创作,而是多方面因素共同促成的.本文从宏观、中观、微观三个层面来分析建筑创作中“第五立面“设计遇到的问题.其中,宏观分析是指从建筑所处的基地环境入手,中观分析是指从建筑形体出发,微观分析是指建筑形式本身而言.     

“国家系统”初探

传统“城镇体系”的概念和方法已经不适合新的形势。以开放条件下的“国家系统规划”为基础构建新的规划体系,可以使整个国家系统以最快的速度向高层级跃升。     

对“元教育”性质的探析

引入“元教育”这一概念是建立“元教育学”的基础步骤。如何界定这一概念 ,如何理解这一概念 ,是关系到学术发展的重要问题。文章从“元”概念入手 ,又从对象、方法等方面展开思考 ,对怎么把握“元教育”的性质提出了自己的看法。     

创意城市综述

创意城市是创意经济时代的产物,日益受到规划师和决策者的关注.笔者就创意城市概念、创意城市基本理论、创意城市评价和创意城市形成策略进行了综述.     

对"体防火分区方式"的讨论

对新提出的“体防火分区”方式 ,就其设计依据、执行规范、实用价值、经济效果 ,以及工程实例中存在的危险性 ,提出商榷。     

“反纪念碑”纪念性空间考辨

"反纪念碑"纪念性空间理论及实践是西方近十余年对纪念性空间的反思及改造,它反对传统纪念碑的一些特定特征,是纪念性精神活动物质化的创新与发展,也是对风景园林设计理论实践的充实。通过梳理"反纪念碑"纪念性空间的起源、演变和发展,尝试阐释这一术语的概念及其内涵,激发中国对"反纪念碑"纪念性空间的研究兴趣和对当代纪念性空间设计实践的进一步思考。     

固定化生物修复制剂在溢油污染岸滩中的应用

为构建服务于"多规合一"的城市"规划一张图",本文开展了城市控制性详细规划与城市总体规划的拼合研究,提出了基于FME软件实现规划数据拼合的技术路线,并以实际数据为例,提供了具体的操作方法,解决了传统方式下多源异构数据拼合过程封闭、无法监控及复用性低等问题,以期为规划行业中各类其他数据的处理工作提供可以参考的解决方案。