RTT位移模式挡土墙非极限状态被动土压力分析

挡土墙非极限状态土压力是常态化的。用滑动土楔和水平单元计算概念,就绕墙顶转动加平移之挡土墙被动土压力进行研究。结果表明,RTT位移模式挡土墙非极限被动土压力为上凹曲线分布,合力作用点在墙高的下三分区,随墙体转动和平移量增大,被动土压力非线性增长。墙体转动相对多,合力作用点下移,墙体平移相对较多,合力作用点上移。     

挡土墙位移对被动土压力的影响

挡土墙的土压力绝大多数是非极限状态的。通过准滑移面计算挡土墙非极限状态被动土压力,结果表明,墙后非极限状态被动土压力呈非线性分布,合力随墙体位移的增大而线性增长,其作用点位置逐渐降低,在墙高的下三分点以下。     

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。     

挡土墙被动土压力的库仑统一解

基于极限平衡理论,视墙后填土为服从Mohr-Coulomb屈服准则的理想弹塑性材料,指出库仑土压力理论存在的一些缺陷,明确提出极限土压力是由墙后塑性土体产生,并假定塑性区的一族滑移线为直线即平面滑裂面,建立了更为完善的滑楔分析模型,求解了在一般情况下考虑黏性土作用的挡土墙被动土压力、滑裂面土反力以及它们的分布。经典库仑和朗肯被动土压力为其特例。     

刚性挡土墙被动土压力数值分析

采用有限单元法对作用于刚性挡土端上的被动土压力进行数值分析，土体采用弹塑性的Mohr-Coulomb本构模型，在土与结构接触面问引入无厚度的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，研究了不同的挡土墙的变位模式、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。     

有限宽度土体被动土压力及滑裂面试验研究

采用无黏性砂开展平动模式(T模式)、绕墙底转动模式(RB模式)、绕墙顶转动模式(RT模式)下有限宽度土体模型试验,利用微型土压力计测试了移动挡墙上的土压力,利用数字图像相关法分析土体变形图像得到了剪切应变(滑裂面)、水平和竖向位移等变形特征。结果表明:(1)T模式下,有限宽度土体滑裂面经过移动挡墙墙踵、固定挡墙墙顶,被动土压力值大于库仑被动土压力,位于挡墙下部H/3范围的土压力受B/H影响较大;(2)RB模式下,滑裂面呈现为以挡土墙顶为中心的多道弧线,弧线半径为H/3~H,被动土压力为“鼓”形分布,当B/H≤1.0时,受固定挡墙影响,滑裂面半径缩小;(3)RT模式下,滑裂面线型特征与T模式相似,被动土压力较大值位于挡墙下部,当B/H减少时,挡墙下部土压力值增大,土体滑裂面范围缩小;(4)不同被动变位模式下,土体位移均可形成大小不同的水平土拱、竖向土拱,土拱形状和大小与变位模式、B/H均密切相关,两土拱的外边缘与滑裂面曲线基本一致。     

挡土墙上被动土压力的变分求解方法

基于滑楔体整体极限平衡方程,根据变分法原理推导了被动土压力泛函极值的变分模型,并引入拉格朗日乘子,将等周变分模型转化为含有两个函数自变量的泛函极值模型。依据欧拉方程、边界条件和横截条件,得到了滑裂面函数和滑裂面上的应力函数,函数泛函极值模型转化为两个未知量的函数优化模型。算例表明,对于一般土体,在作用点位置系数下界限处,滑裂面呈现对数螺旋曲面,此时被动土压力最小;当作用点位置上移时,被动土压力呈非线性增长,在作用点位置系数上界限处,滑裂面为平面,被动土压力达到最大,与库仑土压力理论解完全一致,但作用点在墙体的相对位置并非在墙高的1/3处。结果表明,被动土压力大小和作用点位置受坡面的起伏和坡面超载的不均匀性影响比较明显。     

基于土拱效应的墙背非极限主动土压力

根据平移模式下的微元滑裂体水平面上的剪力为零的条件和土拱效应,获得受填土内摩擦角和墙土摩擦角影响的非极限滑裂面倾角和非极限主动土压力系数,其中,非极限填土内摩擦角和墙土摩擦角是墙体位移的函数。根据非极限水平微元滑裂体的静力平衡,得到平移模式下考虑土拱效应和位移影响的非极限主动土压力计算式。参数影响分析表明:非极限滑裂面倾角和非极限主动土压力系数均随非极限墙土摩擦角的增大而增大;非极限主动土压力系数和非极限主动土压力均随侧向位移比的增大而减小;非极限主动土压力分别随着非极限填土内摩擦角、非极限墙土摩擦角的增大而减小。理论值及试验值的对比结果显示:相较于其他方法,本文方法的非极限主动土压力理论值与试验值吻合更好。     

考虑位移效应的刚性挡土墙土压力计算模型

基于库仑土压力理论的假设,采用水平薄层单元法得到了可综合考虑三种基本位移模式的土压力强度一阶微分方程;将摩擦角与墙体位移间的关系式引入,建立了可同时考虑基本变位模式和位移量的挡土墙主动土压力计算模型。利用MATLAB对微分方程进行数值积分和最优化法搜索直线滑动面的位置。通过与实测数据进行对比分析,结果表明模型计算结果与试验结果较吻合。     

既有折线滑裂面下挡土墙主动土压力研究

基丁库伦上压力理论,采用平行滑裂面的微分单元法,推导Ⅲ以陡峻的折线型稳定岩石坡面为滑裂面下的捎土墙主动土压力合力大小、土压力分布、合力作用点位置计算式,对规范采用的以稳定岩石坡面为单一直线滑裂面下的挡土墙主动土压力计算式进行改进,算例分析表明：在折线滑裂面下,滑裂面的转折点高度与转角大小变化将使得土压力的计算结果增大;当折线滑裂面退变为直线滑裂面时,既有折线滑裂面下挡土墙主动土压力计算式可以简化为规范公式。     

考虑位移影响的朗肯土压力计算模型

针对考虑位移影响的土压力计算问题,采用正切函数对朗肯土压力理论进行改进,给出了一种新的考虑位移影响的土压力计算模型。算例表明推导的新公式较好地反应了挡土墙上土压力大小随其位移而变化的特性。     

斜面土钉支护墙的土压力计算探讨

斜面土钉支护墙的主动土压力，习惯上仍然是采用传统的朗肯土压力理论来进行计算，其值偏于保守。本文根据库伦无粘性土坡的一般土压力理论计算公式及相应主动土压力公式，求出斜面土钉支护墙的滑裂面与水平面的夹角η值，并给出斜面土钉支护墙的土压力计算公式，文中还给出常用范围内对朗肯主动土压力的折减数ζ，可供实际设计中选用。对粘性土进坡，建议按等值内摩擦角法进行计算。     

地震荷载下的土压力线性分布解

Mononobe-Okabe土压力理论广泛应用于地震效应下的土压力计算,但由于其理论基础为库伦理论,因而只能计算土压力合力。基于Mononobe-Okabe土压力理论的平面滑裂面假设,在拟静力分析法的基础上采用斜向条分法,推导了考虑多种复杂条件下的地震土压力合力及其作用点位置、土压力强度计算式,并给出临界破裂角的显式解答。分析表明:斜向条分法能够有效验证Mononobe-Okabe理论假设土压力强度沿墙高线性分布的合理性,且在相应简化条件下,该公式给出的土压力合力与Mononobe-Okabe理论的计算结果完全一致。通过探讨水平和竖向地震荷载对土压力的影响初步获得了地震土压力的变化规律。     

基于库仑理论的主动土压力非线性分布特征

基于库仑土压力理论的假设,挡土墙土压力是由墙后填土在极限平衡状态下出现的滑动楔体产生,对局部三角形滑楔体进行力和力矩平衡分析,建立挡土墙上土压力强度的两个基本微分方程式;比较两式得到了主动土压力分布系数,由此推导了土压力强度和土压力合力作用点高度的理论公式,并分析了填土内摩擦角、墙背摩擦角、填土倾角、墙背倾角和填土表面...     

两种位移模式下挡墙主动土压力的离散元模拟

挡土墙位移模式是影响挡土墙土压力问题的关键因素之一,位移模式不同,土压力大小、分布也不同。文章用离散元软件PFC2D模拟了不同位移模式下墙后填土为砂土时挡墙土压力问题,分析了总土压力随位移变化情况,土压力分布情况及土体滑裂面形状、顶宽等问题。研究结果表明:土压力分布,大小与挡土墙位移模式有关,挡土墙背离土体平移即T模式下土压力分布呈线性、而绕墙底转动即RB模式下土压力基本呈线性分布,挡土墙位移较小时,土体便能达到主动极限状态;T模式下滑裂面为通过墙底的平面,而RB模式下滑裂面为未通过墙底的平面,T模式下滑裂面顶宽大于RB模式下相应值。     

几种考虑变形的土压力模型比较

分析了支挡结构土压力和变形的特征,在此基础上介绍了几种考虑变形的土压力计算模型,并阐明了计算模型的特点,讨论了各方法的优缺点及适用性.对各个模型的整体变化趋势及土压力计算值与离心模型试验的实测值进行了比较,结果表明:这几个模型在一定程度上能描述土压力与变形的关系,但是计算参数确定的难易程度及模型的应用范围不同,对于不同的结构变形特征应使用不同的计算模型.     

基于Lade-Duncan屈服准则的土压力计算

在平面应变条件下,应用广义虎克定律结合Lade-Duncan屈服准则,得到了考虑中主应力影响的主动和被动土压力计算公式,其计算出的主动土压力比Rankine主动土压力小,而计算出的被动土压力比Rankine被动土压力大,对实际工程具有一定参考价值。