刚性与柔性挡墙的土压力研究

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1、浙江大学硕士学位论文刚性与柔性挡墙的土压力研究姓名：蔡奇鹏申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：应宏伟20070501刚性与柔性挡墙的土压力研究摘要挡土墙上的土压力计算是土木水利工程中的古老课题。库仑和朗肯两大经典土压力理论提出已经两个多世纪，虽然存在不少缺陷，但至今仍然是工程实用中的主要方法。大量实际工程反馈的数据表明，按现有的理论和方法得到的挡土结构土压力与实测值并不一致，特别是对于柔性挡墙，甚至还没有公认成熟的土压力计算方法，工程界亟待解决这一难题。本文对刚性和柔性挡土墙几个特定变位模式下的土压力问题开展数值分析和理论研究，研究成果可为柔性挡墙土压力理论的建立提供参考。主要工作如下：

2、首先，采用ABAQUS有限元软件对刚性挡土墙进行了数值模拟。RB、RT和T模式下刚性挡墙墙后主动土压力的典型分布与前人试验结果的一致证明了数值模型建立的可靠性。研究结果表明，不同的墙体变位模式下土体塑性区发展模式差异较大。此外，墙后各点土体进入主动状态所需的极限位移量随墙高变化，且该变化规律也与墙体转动模式有关。其次，对不同刚度的柔性挡墙在典型鼓型变位模式下的墙背土压力分布、土压力系数和合力作用点高度进行了数值研究。研究结果表明，鼓型变位下柔性挡墙墙后土压力分布形式基本上为R字型；此外，墙土摩擦作用使墙体变位量变小，土压力系数降低，土压力合力作用点下降，塑性应变发展缓慢，从而提高墙体安全度。同

3、时，对刚性挡墙在双折线变位模式下数值模拟得到的土压力分布，与柔性挡墙鼓型变位模式下得到的结果较为一致，从而认为，可以将柔性挡墙鼓型变位模式下的土压力问题简化为刚性挡墙双折线变位模式来研究。接着，提出了两个理论方法，用于柔性挡墙鼓型变位模式下的墙后土压力计算。根据数值模拟得到的柔性挡墙鼓型变位模式下墙后滑裂面近似为一通过墙底的平面的结论，采用片体单元法，建立了柔性挡墙鼓型变位模式下墙后极限状态主动土压力的理论计算公式，理论公式得到的该变位模式下的极限状态士压力分布同样呈R字型，而其合力与库仑土压力相等。基于抗剪强度发挥这一概念对土压力分布的影响，建立了柔性挡士墙鼓型变位模式下墙后土体的非极限状态

4、主动土压力理论计算方法。最后，对刚性挡墙在lib、RT和T三种典型变位模式下的被动土压力进行数值模拟。分析结果表明，墙土摩擦对刚性挡墙的被动土压力问题有着显著的影响。同时，还对刚性挡墙绕自身某点转动变位模式下的墙后主被动联合土压力问题进行数值模拟。分析表明，转点以上的墙后主动区土体可近似为刚性挡墙RB主动变位模式下的土压力问题进行研究。关键词：土压力；柔性挡墙；刚性挡墙；数值模拟；变位模式；鼓型变位；双折线变位ASTUDYONTHEEARTHPRESSUREAGAINSTIUGlDANDFLEXIBLERETAININGWALLABSTRACT皿ecaluculafionofearthpres

5、sureagainstretainingwallisolleoftheclassicalsubjectsinthecivilengineering．IthasbeenmolethantwocenturiessinceCoulomb’stheoryandRankine’stheorywerepre删od．Howevertheya∞stillingeneraluseinpresent-dayengineeringpranceevefflthoughtheexistenceofsomedefects．Largenumbersofengineeringpracticesshowthatthelater

6、alearthpressuresontheretainingwallespeciallytheflexibleonesoftendeviatesfromthepresenttheoreticalprediction．Somenumericalandtheoreticalstudiesontheearthpressureagainsttherigidandflexibleretainingwallundergoingdifferenttypesofmovementwereconductedinthispaper．Firstly,FEMs01．areABAQUSwaschosentoanalyze

7、rigidretainingwall．ThecoincidencebetweenthenumericalresultsandtheformertestsresultsabouttheactiveearthpressureagainstrigidretainingwallsubjectedtoRB．RTandTmovementprovethatthenumericalmodelmentionedab