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水利工程论文-垂直墙背挡土墙土压力分布研究.doc水利工程论文-垂直墙背挡土墙土压力分布研究.doc

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水利工程论文-垂直墙背挡土墙土压力分布研究摘要:在填土水平且无粘性条件下,分析垂直墙背挡土墙的主、被动土压力分布。通过研究极限状态土体内主应力拱的应力,得到挡土墙的土压力系数。取滑动土楔内水平薄层土体单元进行分析,推求挡土墙土压力的分布及合力的计算公式,并用试验结果验证。研究表明,本文所得土压力合力与库仑解相等,但土压力分布并非直线,主动土压力的合力作用点高度大于三分之一墙高,而被动土压力的合力作用点高度小于三分之一墙高。关键词:挡土墙土压力主应力拱在经典土压力理论中,认为土压力呈线性分布,而工程实测结果和模型试验表明,土压力是曲线分布[1,2]。本文引用主应力拱的概念,利用水平层分析法,对垂直墙背挡土墙后填土水平且无粘性条件下的土压力分布进行研。1主应力拱及侧向土压力系数1.1挡土墙模型为分析方便,取如图1所示的挡土墙模型,假定:①ab、cd是二刚性平行墙背,相距B,墙面粗糙;②两墙之间填土水平且无粘性;③在外力作用下,两墙产生相向(背)运动,土体达到被(主)动极限状态。1.2大主应力拱应力和理论被动土压力系数在挡土墙模型中,因问题的对称性,两墙中点E的大主应力σ1为水平,而靠近边墙的A、C点,因边壁摩擦影响,大主应力发生偏斜并与墙面形成θ=45°+φ/2的夹角[3],这就使两墙之间的大主应力迹线成为一条对称的下凸曲线,称为大主应力拱,如图2所示,其中φ为土体的内摩擦角。大主应力拱上E点和A、C点的应力状态可用莫尔应力圆表示。根据图1,由A点微分单元水平力及垂直力的平衡条件可得(1)(2)将式(1)两端同除以小主应力σ3,并认为土体处于朗金被动状态,即σ1/σ3等于朗金被动土压力系数Kp,式(1)变为(3)由图2可知:σh=σ1+σ3-σv,将其代入式(3),得(4)式(3)除以式(4),得到理论被动土压力系数(5)式中:σh、σv、τ分别为A点的水平应力、垂直应力和剪应力。对于光滑墙面,θ=90°,则Kp1=Kp;对于粗糙墙面,θ=45°+φ/2,则Kp1=(1+sin2φ)/(1-sin2φ)。若θ为大主应力拱内某点大主应力与铅垂直的夹角,以上各式即表示该点的应力及其比值关系。1.3大主应力拱形状和实用被动土压力系数由图2可见,大主应力拱单元的边界是由小主应力面形成的曲面,为了满足力矩平衡条件,大主应力拱内的应力应保持为常量。假定土拱单元的厚度和土的容重不变,
编号:201312122148245230    类型:共享资源    大小:39.97KB    格式:DOC    上传时间:2013-12-12
  
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