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1、第28卷第4期北方交通大学学报Vol.28No.42004年8月JOURNALOFNORTHERNJIAOTONGUNIVERSITYAug.2004文章编号:1000-1506(2004)04-0016-03悬臂式挡土墙受力分析12侯卫红,侯永峰(1.河北师范大学物理系,河北石家庄050014;2.北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044)摘要:悬臂式挡土墙是目前常用的轻型挡土墙之一,具有断面简单,施工方便,便于工场化生产等优点.通常采用朗金理论或库仑理论计算作用在挡土墙上的土压力.这里采用有限元法,在考虑挡墙与地基的相互作用的情况下,得出
2、了悬臂式挡土墙所受到的剪力和弯矩,并与朗金法所得的结果进行了对比.关键词:悬臂式挡土墙;有限元;土压力;剪力;弯矩中图分类号:TU413.62文献标识码:ATheStateofStressofCantileverRetainingWall12HOUWei-hong,HOUYong-feng(1.CollegeofPhysics,HebeiNormalUniversity,Shijiazhuang050014,China;2.SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,BeijingJiaotongUniversi
3、ty,Beijing100044,China)Abstract:Cantileverretainingwallisusedfrequentlyindock,embankment,etc.TheearthpressureiscalculatedbyusingRankintheoryorColumntheory.Inthispaper,theFEMisusedtoanalysistheinteractionbetweenretainingwallandsoil.Theshearforceandbendingmomentofcantileverretai
4、n-ingwallareobtained.ComparewiththeresultthroughtheRankintheory,someresultsarelessthantheFEM.Keywords:cantileverretainingwall;FEM;earthpressure;shearforce;bendingmoment土压力是土与挡土结构之间相互作用的结果,性地基梁法将挡墙与地基视为耦合系统,满足底板[6,7]其大小不仅与挡土墙的高度、填土的性质有关,而且与地基的变形协调条件,在理论上更为完备.[1]与挡土墙的刚度和位移有关.《基坑
5、工程手册》根图1(a)为姚辉等人通过模型试验得到的刚性据西南交通大学彭胤教授的研究成果,给出了不同挡墙墙背主动土压力分布,图1(b)是岳祖润等采用土类、在不同的位移形式下、达到不同的应力状态时离心模型试验方法得到的刚性挡墙墙背主动土压力[2]所需的不同位移量.梅国雄等根据土压力随挡土分布.墙位移而变化的特点,提出了考虑变形与时间效应这些研究成果大都是针对刚性挡土墙的,墙体[3]的土压力计算方法.姚辉等采用模型试验的方本身的变形可以忽略不计.但由于刚性挡土墙的体法,探求了刚性挡土墙主动土压力的分布规律.土压型巨大、占地多、材料消耗多、对地基承载力要求
6、高,力上部呈直线分布,下部呈抛物线分布,实测土压力在城市地区的应用受到很大的限制.因此各种轻型[4]比库仑理论计算值小.岳祖润等采用离心模型试挡土墙,如悬臂式挡墙、锚杆挡墙、锚定板挡墙、加筋[5]验的方法得出了相似的结论.刘子慧等认为地基土挡墙等得到了广泛的应用.其中悬臂式挡墙由于反力直线分布法进行悬臂式挡土墙设计是偏于不安胸坡壁立,常用于码头、站场路肩墙.其外型呈倒全的,弹性地基梁法计算成果较为可靠.这是因为弹“T”型,由立壁、趾板和踵板组成.踵板上回填土的重收稿日期:2003-12-02基金项目:国家自然科学基金资助项目(50208001)作者
7、简介:侯卫红(1969—),男,河南洛阳人,讲师.email:bfxb@center.njtu.edu.cn第4期侯卫红等:悬臂式挡土墙受力分析17不大.但这两种方法都不能考虑挡土墙与地基之间的相互作用,以及墙身变形等因素的影响,得出的土压力与实际情况差别较大.有限元法可以将挡土墙与墙后填土作为整体来分析,从而可以考虑墙体与填土之间的相互作用,以及由于墙身变形引起的土压力的非线性分布等问题,在理论上更为完善.1计算模型(a)姚辉等人的实验本文作者采用有限元法,将悬臂式挡土墙简化为刚性连接的两段梁,填土与挡土墙间采用无厚度的接触面单元来模拟土与挡土墙
8、间的摩擦.边界条件为:两侧x方向约束,底部xz方向约束.计算模型如图2所示.计算宽度为60m,深度为30m;路堤填土高度4
