地震荷载作用下双层填土的主动土压力计算

针对挡土墙后为成层黏性填土的情况,提出一种地震土压力计算方法.在Mononobe-Okabe理论的基本假定下,考虑了填土黏聚力及墙土接触面上的黏着力,推导出双层填土的地震主动土压力计算表达式.在单层无黏性填土条件下,该公式可以退化为Mononobe-Okabe公式.参数分析结果表明:地震主动土压力随水平地震加速度的增大而增大,随竖向地震加速度的增大而减小;水平向和竖向地震荷载对土压力值的影响显著.算例分析结果表明原有的分层法计算得到的地震土压力值是偏大的.     

沟埋式矩形涵洞土压力及填土等沉面分析

填方工程中,填土在涵洞附近形成土拱,导致现有关于涵洞土压力理论计算值与实测值相差较大。为了探讨涵洞对填方工程变形的相互影响,对沟埋式涵洞顶部土压力及填土变形进行了对比分析,计算结果表明：沟埋式涵洞内土柱的竖向沉降小于外土柱的竖向沉降;沟埋式涵洞顶部土压力系数均大于1,且随沟槽宽度的增大而增大,当沟槽宽度为涵洞宽度10倍时,土压力系数已接近最大值;土压力系数随沟槽深度的增大而呈线性减小规律,当沟槽深度大于涵洞高度的2倍以上时,涵顶土压力可按上覆土重计算;涵洞侧壁受到的剪应力随着沟槽宽度的增加而增加,随着沟槽深度的增加而呈线性减小规律。     

土埧下涵管竖向土压力的计算

本文主要内容包括:(1)扼要总结关于上理式涵管土压力理论,并提出马斯顿的修正公式;(2)简要总结关于土坝、土堤在横断面上的拱作用及其所引起应力分布的研究成果,本文着重探讨断面由内外部填土构成的土坝,提出这种土坝下竖向压应力分布的理论计算方法,这种压力分布当计算土坝下涵管土压力时,应予以考虑;(3)根据前二部分的探讨结果并结合某工程的具体情况,提出该工程土坝下涵管竖向压力的计算。     

加筋土挡墙的土压力试验与数值分析

依托高速公路加筋土柔性挡墙建设项目,对钢丝网加筋土挡墙进行现场监测分析,研究此种新型加筋挡墙结构形式在逐层填土过程中以及施工结束后,水平方向和竖直方向土压力的分布规律;借助数值分析软件FLAC,对双绞合六边形钢丝网加筋土挡墙进行了数值模拟.研究表明,墙底处水平、竖直和45°三个方向的土压力随着填土高度的增加而增大,施工完成后趋于稳定;各层筋材处竖向土压力随着填土高度的增加而增大,对于同一层筋材不同位置,竖向土压力分布不均;随着填土高度的增加,墙后水平土压力先增大后减小,呈单峰变化,数值模拟与实测值变化规律基本一致.     

层状填土的主动土压力的理论研究与计算分析

基于水平层分析法,考虑墙后分层填土的滑动变形协调条件,建立了关于墙后分层填土的挡土墙土压力强度、土压力合力和合力作用点的理论公式,并于库仑理论公式进行了比较分析.     

公路高路堤支挡新结构盖板涵沉降与应力分析

公路高路堤支挡新结构是由薄壁挡墙、对拉钢筋、条形基础和填土组成,其内部受力复杂。由于排水的需要,在本结构内部设置了盖板涵,由于本结构构造及内部受力复杂,致使盖板涵的设置比常规路堤盖板涵的设置难度大。为了弄清盖板涵在这种特殊结构中的受力特点,本文应用有限元方法对公路高路堤支挡新结构盖板涵进行了详细的三维数值计算,得到了新型支挡结构盖板涵沉降及内部应力,并分析了该盖板涵沉降的变化规律和内部应力的分布规律。     

上埋式高填土涵洞模型地基应力分布数值模拟分析

针对涵侧填土高度对高填土涵洞地基土中应力影响的问题,提出了采用数值模拟来探讨地基土中典型部位的土压力分布.分析不同涵洞结构形式、基础类型和涵洞侧面填土高度对地基土中应力的影响,研究地基土中典型部位的土压力分布.结果表明:涵洞结构形式对地基土中应力分布影响甚微;在距涵洞基础底部第一层土的中心点处,整体式基础较分离式基础相比地基应力增大约17%;随着涵侧填土的增加,地基土中应力的提高率先增加后减少,在涵侧填土为0. 3 m时,地基土中应力提高率达到最大值.     

考虑土拱效应挡土墙绕墙底转动的主动土压力

采用库仑土压力理论的假设,通过研究刚性挡墙绕墙底转动极限状态土体内主应力拱形状,计算了土层平均竖向应力和剪应力,得到了对应于不同内摩擦角和墙土摩擦角的侧土压力系数和水平摩擦系数的理论公式。将其用于水平微分单元法求解挡墙绕墙底转动时的主动土压力,得到了挡土墙主动土压力强度、土压力合力和合力作用点的理论公式,分析了填土内摩擦角和墙土摩擦角对土侧压力系数、水平摩擦系数、土压力强度、土压力合力、土压力合力作用点的影响,并与模型试验数据进行了比较。     

平面冻土墙变形计算的理论分析

采用弹性理论分析法，推得冻土墙围护深基坑坑壁的墙体变形公式，并给出了考虑实际土压力分布和内支撑或外锚时的计算方法，利用公式计算，所得结果与模拟试验值十分接近。     

稳态渗流下非饱和土涵洞竖向土压力的迭代解与简化

为描述稳态渗流下不同类别非饱和土涵洞的竖向土压力变化,应用圆弧小主应力轨迹法和Mohr应力圆获得考虑土拱效应的滑移面土压力系数,继而基于非饱和土的有效应力强度公式与吸应力理论,由水平薄层单元的竖向力平衡分别建立稳态渗流下上埋式/沟埋式非饱和土涵洞竖向土压力的迭代解,给出应用步骤并开展对比验证与方法拓展,最后结合吸应力沿深度分布规律提出涵洞竖向土压力的简化实用公式。研究结果表明:涵洞竖向土压力迭代解能合理反映土体类别、水分蒸发、降雨入渗和土拱效应的综合影响,并得到文献现场实测和理论公式数据的正确性验证以及对非饱和土涵洞的适用性;涵洞竖向土压力实用公式可显式表达且精度良好,方便估算不同稳态渗流下涵洞主要荷载;砂土涵洞可忽略非饱和特性影响而按饱和土计算竖向土压力,粉土和黏土涵洞可简化吸应力沿深度为线性分布;上埋式涵洞土拱负效应使得竖向土压力增大,而沟埋式涵洞土拱正效应使得竖向土压力减小。     

装配式盖板涵受力特性及构件搭接处强度分析

提出了装配式盖板涵洞的施工工法,通过数值模拟研究了预制盖板涵周围土压力的分布情况。对涵洞构件的内力进行了分析,利用所得到的内力值,对涵洞侧墙的稳定性以及其与基础搭接部位的强度进行了验算。结果表明：涵周土压力呈非线性分布,盖板上垂直土压力中间较小,两侧支撑处较大。侧墙水平土压力近似呈抛物线形分布,最大土压力位于距其底端1/2～2/3处。涵洞侧墙与基础底板搭接处强度要求可根据侧墙底端剪力或底板轴力进行确定。侧墙在基础中5 cm的嵌固深度可以为侧墙提供足够的水平抗力,拼装结构满足结构安全要求。     

加筋路堤下涵洞土压力分布规律及计算方法

基于缩尺模拟试验, 通过改变涵洞两侧地基压缩模量用于模拟堤-涵差异沉降, 揭示涵顶加筋作用机理, 确定路堤堆载条件下涵顶土压力分布规律, 并推导建立土压力计算公式。研究结果表明: 同等地基模量条件下, 加筋路堤下的涵顶土压力明显高于普通路堤, 且随格栅层数增加, 堤-涵相对位移减少; 同等加筋条件下, 地基压缩模量越小, 堤-涵相对位移及涵顶土压力均越大; 综合土拱效应与加筋作用机理, 建立加筋路堤下涵顶土压力计算公式, 并与模型试验结果进行可靠性验证。研究结果可为加筋路堤下涵洞结构设计提供依据。     

非饱和土诱导减载涵洞的竖向土压力研究

为准确计算诱导减载涵洞的主要荷载,采用圆弧小主应力轨迹描述诱导减载涵洞上方回填土拱效应,以推导考虑土拱效应的滑移面土压力系数表达式,继而基于非饱和土的双应力状态变量强度理论确定滑移面摩擦切应力,建立诱导减载涵洞顶部的竖向土压力解析解,结合等沉面高度求解给出应用步骤,最后对比文献现场实测进行正确性和适用性验证,并定义减载率分析基质吸力及分布形式、吸力角、减载材料厚度和变形模量等因素的影响特性。结果表明：所得涵顶竖向土压力解析解可合理反映基质吸力及分布形式、土拱效应、减载材料性能和等沉面高度的综合影响,完善了诱导减载涵洞设计理论;非饱和土强度提升使摩擦作用增强与等沉面下降同时发生,基质吸力和吸力角对减载率具有双重影响,表现为减载率均先增大后减小,且均布吸力下双重影响更为明显;减载率随减载材料厚度增加而非线性增大并趋于稳定,但随减载材料变形模量增加非线性减小。     

Centrifugal model test and numerical simulation of vertical earth pressure on soft foundation box culvert

To obtain the vertical earth pressure on a soft foundation box culvert and investigate the interaction of the soil-culvert-foundation system, both a centrifugal model test and a numerical simulation were conducted and the comparisons with the current methods to determine the load on a culvert were completed. The results of the model test and numerical analysis are in satisfactory agreement, which shows that the direction of the shear stress between the culvert and the adjacent embankment depends on the differential settlement between them. A vertical earth pressure concentration appears on the culvert with a rigid piles foundation because of a downward shear stress. The ratio of the load on a soft foundation culvert and the overburden pressure above the culvert raises first and then decreases as the backfill height increases. In order to reduce the load on a culvert, it is suggested to limit the stiffness difference of the foundations under the culvert and embankment and to use a light backfill over the culvert.     

弹簧隔振支座水平滞回性能试验与分析

为获得大型设施竖向隔振所需的弹簧支座的抗振性能与抗振设计方法,以盖板水平位移是否被限制以及竖向力的大小为基本参数,完成了100 k N和300 k N两类共计10个试件的弹簧隔振支座水平反复荷载与水平位移关系的拟静力试验,获得了考虑竖向荷载影响的滞回关系曲线.试验发现:滞回关系均呈现为初期小位移下为线弹性关系,竖向压缩对单圈极限侧移影响可忽略;较大位移后由于盖板的限制作用使滞回曲线表现为一定耗能;盖板无位移限制时,竖向压缩与水平变形的累积效应可导致局部弹簧发生不可逆塑性变形,其耗能能力和极限侧移能力较大.基于试验结果,提出了两类弹簧隔振支座弹性刚度、弹性变形限值取值方法,建议了罕遇地震影响下弹簧隔振支座位移弹性变形应组合竖向变形.事实证明,在大型设备以及建筑物中预设弹簧隔振支座可以在地震发生时有效提高设备以及建筑物的抗振性能,该研究结果可为大型消声室或半消声室等布置竖向弹簧隔振支座的大型设施震性能评价与抗震设计提供参考.     

刚性挡土墙地震主动土压力的非线性分布

以Mononobe-Okabe假定为前提,利用水平层分析法,建立了地震荷载作用下刚性挡土墙平移模式下的主动土压力强度的一阶微分方程,并求得非线性分布解.所得合力公式与Mononobe-Okabe公式完全相同.分析结果表明,地震系数对土压力强度分布有很大影响.另外,通过探讨填土的内摩擦角、墙背的摩擦角以及地震系数对主动土压力合力作用点高度的影响,认为Mononobe-Okabe理论对于平移模式下刚性挡土墙的抗倾覆稳定性是偏于危险的.     

上覆CRSS快速固化淤泥硬壳层厚度对淤泥地基承载特性的影响

复合型早强土壤固化剂（CRSS）具有快凝高强特性,利用自主研发的CRSS固化剂对表层淤泥快速固化并作为上覆硬壳层,通过模型试验研究不同上覆硬壳层厚度（3、6、9、12 cm）条件下硬壳层破坏形式、p-s曲线特性、弯沉盆形状以及土压力分布规律,在现有弯沉盆变形理论基础上,结合试验结果,对弯沉盆变形形状函数进行修正。研究结果表明：随硬壳层厚度增大,硬壳层破坏形式由对折破坏过渡到冲切破坏;硬壳层厚度越大,扩散作用越明显,极限承载力越高,沉降相应增大;与荷载板中心点不同距离的沉降位移可用弯沉盆形状描述,提出了修正的对数弯沉盆假设变形计算公式,比线性弯沉盆假设变形计算公式更合理;土压力从中心向外呈下降趋势,沿深度方向逐渐减小;随硬壳层厚度增大,土压力分布更均匀。