关于非有限范围内挡土墙主动土压力计算的几种方法

文中列出了几种关于非有限范围内挡土墙主动土压力计算的方法.方法一是库伦土压力黏性土的数解法,比朗肯公式应用范围更广,但计算较复杂.方法二确定出非有限范围内挡土墙的破裂角θ,进而把非有限范围内的土压力转化为已知破裂角的有限范围内的土压力求解,采用楔体式算法进行计算,计算公式较为简单.方法三也是将非有限范围内的土压力转化为...     

曲线破裂面下考虑土拱效应的挡土墙主动土压力

库仑理论假定挡土墙后填土破裂面为一直线,然而众多试验和理论表明墙后填土破裂面为一曲线。考虑土拱效应,并假设土体破裂面为旋轮线,土拱形状为圆弧形,根据应力分析得到了侧土压力系数的表达式,利用水平层分析法,推导出挡土墙在平动模式下主动土压力的分布、总土压力和总土压力作用点高度的计算式,并用模型试验与现有理论进行对比。结果表明:挡土墙主动土压力计算结果与模型试验结果吻合,侧土压力系数与直线破裂面结果有明显差异,当墙土间摩擦角与土体内摩擦角比值较大时,总土压力比库仑理论计算结果大。     

多级挡土墙应用与研究现状综述

挡土墙作为一种重要的支护结构,能够有效地控制结构物的失稳与破坏。本文通过分析与总结,介绍了多级挡土墙的含义与种类,分析了国内外挡土墙土压力理论的发展历程及其研究成果,论述了挡土墙土压力最基本的计算方法,并对挡土墙稳定性的发展方向作出结论。     

平移模式下挡土墙主动土压力的确定

平移模式下的挡土墙主动土压力的分布与墙体位移量密切相关。本文考虑挡土墙在满足滑移稳定的前提下,利用改进的极限平衡理论,建立了滑移与抗滑移平衡方程,得到了墙体位移未知情况下,挡土墙主动土压力确定的一种新方法,并分析了墙顶宽度对挡土墙主动土压力分布的影响。结果表明:墙顶宽度有一个合理的取值区间,其区间的上、下限值随挡土墙的基底倾角、墙面倾角的增大而增大,随填土表面超载的增大而减小;当墙顶宽度小于区间下限时,挡土墙滑移失稳;当墙顶宽度在区间范围内增大时,达到主动平衡状态的位移逐渐减小,主动土压力大致由库伦土压力向静止土压力过渡;当墙顶宽度大于区间上限时,主动土压力分布则与静止土压力分布一致。     

不同破坏模式下重力式路肩挡土墙稳定性研究

根据不同破坏模式下路肩墙主动土压力计算公式,推导了重力式挡土墙的抗倾覆和抗滑移稳定系数与稳定方程表达式,研究了4种工况下墙后土压力、破裂角和稳定性的变化规律,对规范中提出的两种验算方法可靠度进行了对比分析,最后,分析了填料内摩擦角对挡土墙稳定性的影响,以供参考。     

RT模式下挡土墙主动土压力的确定

墙背土压力的分布情况与挡土墙变位模式、墙体位移大小密切相关。考虑位移影响的土压力分析方法是在已知墙体位移大小的情况下,才能计算墙背土压力的分布。针对RT(绕墙顶转动)模式下的挡土墙,从满足挡土墙倾覆稳定性和基底不受拉力的角度考虑,利用改进的水平层析法,建立倾覆力矩和抗倾覆力矩的平衡方程,得到了墙底位移未知情况下确定挡土墙主动土压力的一种方法。分析结果表明:墙宽有一个合理的取值区间,在区间内墙宽的土压力大致在库伦土压力和静止土压力之间;随着墙宽的增大,墙背土压力增大,倾覆力矩和抗倾覆力矩随之增大,墙底位移随着墙宽的增大而减小;墙背越光滑,则倾覆力矩越大,满足倾覆稳定所需的墙宽就越大。     

考虑不同土压力模式的水泥土重力式围护墙抗倾覆稳定性分析

墙前开挖区土压力和墙后土压力模式的确定是水泥土重力式挡土墙抗倾覆稳定性验算的关键,不同土压力模式下抗倾覆系数曲线形态有一定的差异。根据墙体竖向力的平衡确定抗倾覆验算点位置,根据墙体的变形特征,同时考虑由于基坑开挖引起的上覆有效土压力变化引入修正系数α修正墙前后土压力,推导了修正土压力模式下墙体的抗倾覆稳定计算公式,对比分析三种不同土压力模式下Kq曲线的形态特征及其影响因素,结果表明墙前后土压力修正模式更能反映实际状态下墙的倾覆失稳形态,其抗倾覆稳定系数也更加合理。     

河岸重力式挡土墙土压力分布的ADINA分析

挡土墙的作用是防止墙后土体坍塌下滑.挡土墙设计中需要考虑的主要荷载是作用在其上的土压力,并确定土压力的大小和分布.本文以工程中常见的河岸重力式挡土墙为对象,计算挡土墙在软土逐步填埋过程中对墙面产生的土压力分布.     

挡土墙非极限状态主动土压力分布

改进库仑极限平衡理论,用于非极限状态主动土压力的研究,认为挡土墙土压力是由墙后填土在平衡状态下出现的滑动楔体所产生。在该滑动楔体上沿竖向取水平薄层作为微分单元体,通过作用在单元体上力的平衡条件,建立挡土墙非极限状态主动土压力基本方程,并结合整个滑楔体的力矩平衡条件,由此得到对应不同内摩擦角、墙土摩擦角和挡土墙位移比的侧土压力系数,将其用于水平微分单元法求解刚性挡土墙平移模式下非极限状态主动土压力,得到挡土墙土压力和合力作用点的理论公式。分析填土内摩擦角、墙土摩擦角和挡土墙位移比对土侧压力系数、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比较。另外,通过探讨位移比对挡土墙倾覆力矩的影响,认为采用极限平衡理论计算平动模式下刚性挡土墙主动非极限状态时的抗倾覆稳定性偏于危险。     

SV波作用下刚性挡土墙地震主动土压力时频域计算方法

 基于弹性波动理论,概化刚性挡土墙的动力分析模型,利用水平分层法,建立单元体的受力平衡微分方程,借助Hilbert-Huang变换,提出地震作用下刚性挡土墙地震主动土压力的时频域计算方法,并通过与振动台试验结果的对比验证该方法的合理性。分析输入波频率对刚性挡土墙墙后填土的临界破裂角、地震主动土压力合力以及作用点的影响,结果表明：随着地震烈度的增大,临界破裂角逐渐减小,地震主动土压力合力逐渐增大,合力作用点位置略有上移;随着输入波频率的增大,临界破裂角和地震主动土压力合力分别呈“倒马鞍型”和“正马鞍形”分布,并且均在输入波频率与刚性挡土墙系统自振频率相近时达到最大,而地震主动土压力合力的作用点则基本上不变;按照现有规范不考虑输入波频率进行刚性挡土墙地震稳定性设计,可能会降低挡墙的地震安全储备。刚性挡土墙地震主动土压力的时频域计算方法不仅能够考虑地震波三要素(峰值、频率以及持时)对挡墙土压力的影响,同时也能够为其他类型支挡结构的抗震时频设计提供一定的参考。     

刚性挡土墙平移时的土压力计算模型

用指数函数描述了在挡土墙平移时作用于挡土结构上的土压力与墙体位移之间的相互关系,建立了不同位移情况下挡土结构处于非极限状态时,挡土墙墙后土体施加于挡土墙上的土压力计算模型,从而促进土压力的研究。     

考虑土拱效应的挡土墙空间土压力研究

 研究表明土拱效应是影响挡土墙土压力分布的一个重要因素,但目前关于空间条件下考虑土拱效应的挡土墙土压力研究还很少。通过将土拱效应原理引入顾慰慈等建立的空间土压力计算模型建立了考虑土拱效应的空间土压力计算模型,并将该模型划分为I、II、III、IV四个区域,通过在各个区域内取水平微分单元体,建立各微分单元体的水平和竖向静力平衡方程,推导出了各区相应的挡土墙空间主动土压力计算公式,该公式可以计算出墙背任意位置的主动土压力;并提出了空间土压力合力及其合力作用点的计算方法。通过算例计算可以直观的看出挡土墙后主动土压力的空间分布,由此可以看出,当空间效应存在时考虑土拱效应的挡土墙主动土压力沿墙长的分布与平面应变条件时有很大的不同,此时挡土墙两端附近区域的主动土压力远小于平面应变条件下计算出的主动土压力,同时可以看出考虑空间效应的挡土墙主动土压力合力作用点要比平面应变条件下的位置要高,挡土墙长高比B/H越小空间效应对主动土压力沿墙长的分布和主动土压力合力作用点位置的影响越大。     

非极限状态挡土墙主动土压力研究

利用薄层单元法对挡土墙非极限状态主动土压力进行研究,认为挡土墙土压力是由墙后填土在平衡状态下出现的楔形土体产生,取挡土墙后楔形土体沿平行于填料坡面的薄层作为微分单元体,通过作用在微分单元体的力和力矩平衡条件,建立挡土墙非极限状态主动土压力微分方程,得到非极限状态土侧压力系数、土压力强度、土压力合力和作用点的理论公式。根据非极限状态摩擦角与墙体位移关系,分析填土内摩擦角、墙土摩擦角和挡土墙位移比对土侧压力系数、土压力分布、土压力系数和作用点的影响。分析表明采用极限平衡理论计算平动模式下刚性挡土墙非极限状态时的抗倾覆稳定性偏于危险。另外,公式计算结果与实测模型试验进行对比分析,主动土压力分布曲线吻合良好。     

Seismic Earth Pressure Exerted on Retaining Walls Under a Large Seismic Load

In recent years, serious damage has been done to retaining structures because of large earthquakes. In order to establish practical methods for evaluating the seismic earth pressure, which is one of the important external forces acting on retaining structures during large earthquakes, a series of shaking table tests was conducted on retaining wall (RW) models. The experiments revealed that the seismic active earth pressure was considerably smaller than that obtained by the Mononobe-Okabe theory, particularly under a large seismic load. Furthermore, it was demonstrated that the seismic earth pressure had an upper limit, which was determined by the force equilibrium of the soil wedge at the critical state when the RW lost its stability. On the basis of the test results, a new method to evaluate the seismic earth pressure for practical designs under a large seismic load has been suggested. This proposed method provides a reasonable earth pressure as well as an angle of failure plane, those of which depend on the seismic stability of the retaining wall. It has been confirmed that earth pressure obtained by the proposed method agrees well with the measured seismic earth pressure exerted on several retaining walls with different degrees of stability.     

考虑土拱效应的挡土墙主动土压力分布

假定挡土墙后土体小主应力拱为圆弧,考虑墙土摩擦角变化对挡土墙后土体滑裂面倾角的影响,分析表明,土拱形状与现有方法有明显差异,并得到了对应不同内摩擦角和墙土摩擦角的侧土压力系数,将其用于水平微分单元法求解平动模式下的挡土墙主动土压力,给出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,并与库仑土压力理论、模型试验数据和已有方法进行比较分析。结果表明:挡土墙主动土压力强度与模型试验结果基本吻合;土压力合力与库仑土压力合力相等;但土压力合力作用点和土压力强度计算结果有明显差别。     

Generalized solution to Coulomb’s seismic active earth pressure acting on rigid retaining wall with cohesive backfill and trial application for evaluation of seismic performance of retaining wall

In this paper, a general solution for evaluating the Coulomb-type seismic active earth pressure that acts on a rigid retaining wall from the cohesive backfill soil is shown together with its derivation process. In the proposed solution, the mobilization of the cohesion on the failure plane in the backfill soil of the retaining wall and the associated increase in shear strength are considered in the pseudo-static limit equilibrium approach under the assumption that the cohesion is uniformly distributed in the backfill soil. The angle of the failure plane and the seismic active earth pressure calculated by the proposed equation completely agree with the calculation results by the trial wedge method, which shows the validity of the proposed solution. In addition, by combining the concept of the Modified Mononobe-Okabe method and the proposed equation, a calculation method for the seismic active earth pressure is proposed. It can consider the effect of backfill cohesion and can be applied even under a large seismic load. Furthermore, a series of trial analyses on the effect of backfill cohesion on the seismic performance of the retaining wall is also conducted using the proposed equation. A series of analyses using the case of a retaining wall damaged during the 1995 Hyogo-ken Nanbu earthquake shows that the effect of backfill cohesion is significant in the seismic performance evaluation and the design of aseismic reinforcements.     

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。     

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。     

地震荷载下重力式挡土墙的抗倾覆稳定性分析

基于平面滑裂面假设,采用水平层分析法推导了地震荷载作用下的主动土压力计算公式,并给出了地震土压力沿墙高的分布及土压力合力作用点的位置。在此基础上提出了重力式挡土墙的抗倾覆稳定性验算公式,为实际工程中挡土墙抗震设计提供了理论依据。稳定性分析结果表明,随着水平地震荷载的增大,抗倾覆稳定性显著降低。     

浸水地区挡土墙的设计

介绍了挡土墙的形式及其设计特点,并对挡土墙的自重、土压力、静水压力、动水压力等设计参数进行了稳定性计算,以确保挡土墙的自身稳定,保证挡土墙的安全运用。