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挡土墙上土压力的试验研究与数值分析

陈页开

  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,因其计算简单和力学概念明确,一直为工程设计所采用。但由于经典土压力理论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;二是经典土压力理论没有考虑挡墙的变位方式的影响,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做出精确解答的问题。本文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(T)、绕墙顶上某点转动(RTT)和绕墙底下某点转动(RBT)。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护结构上的土压力大小及分布规律。此外,本文基于对刚性和柔性挡墙土压力的研究,在充分考虑土与结构的相互作用的基础上,用指数函数描述作用于挡墙上土压力与墙体位移的相互关系,提出了一种考虑位移的土压力计算方法,用以计算非极限状态下的土压力,并在基坑工程中,把此方法应用到改进的弹性抗力法中,算例分析表明,在进行基坑工程设计计算时,与传统方法相比,该方法不仅可行,而且更为经济。……   
[关键词]:土压力;主动土压力;被动土压力;刚性挡墙;柔性挡墙;变位方式
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:浙江大学2001年
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