非极限位移模式下锚拉式挡土墙土压力计算方法研究

摘要

挡土墙墙背侧向土压力的大小和分布与土和挡土墙之间的相互作用密切相关，挡土墙的位移模式、位移大小对土压力的大小和分布规律产生重要影响，现有锚拉式挡土墙计算土压力主要采用只能采用用于计算极限状态库伦土压力或郎肯土压力理论进行计算，而锚拉式挡土墙由于受到预应力锚杆的侧向约束作用，墙体侧向变形及位移受到限制，墙后填土尚未达到极限状态，其计算条件与极限状态差异较大。因此本文采用模型试验的方法，结合数值计算方法，在已有研究理论的基础上提出了非极限位移模式下锚拉式挡土墙土压力计算方法。得出主要结论如下:
　　1、悬臂式挡土墙，在上覆荷载作用下，墙体呈现T模式外倾位移，墙背侧向土压力呈峰值在墙体中部的抛物线型分布，土压力为1.5倍静止土压力;在侧向位移作用下墙体呈现RBT模式位移，墙背侧向土压力呈非线性分布，符合刚性挡土墙土压力分布规律，土压力计算推荐采用卢坤林计算方法。
　　2、无预应力锚拉式挡土墙，在上覆荷载作用下，墙体呈现T模式外倾位移，墙背侧向土压力呈峰值在锚杆位置处的抛物线分布，推荐锚杆设置高度为0.5H（H为墙高），土压力为0.8倍静止土压力;在主动侧向位移作用下，墙体呈RB模式外倾位移，墙背侧向土压力亦呈非线性分布，锚杆可显著限制墙体侧向位移，计算方法亦推荐采用卢坤林计算方法。
　　3、预应力锚拉式挡土墙，在预应力作用下，墙体呈现T模式内倾位移，墙背土压力呈现峰值在锚杆位置处的更为明显的抛物线分布，且与预应力呈线性关系，最佳预应力应以墙体位移回到填土前位置作为控制标准，土压力计算推荐采用拟合公式:P=(-16.702h2+12.836h+0.4201)p+ K0γz。锚杆最优布置位置为墙体中心，上覆荷载与预应力协同作用下土拱效应峰值与分布范围显著增大。
　　4、随距墙体中心横向距离的增大，锚拉式挡土墙墙背侧向土压力逐渐减小，横向应力拱现象较为明显，其影响范围约为1/3墙宽，且锚杆位置处由于锚杆作用，土拱效应更为明显，土压力衰减最大。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 锚拉式挡土墙发展现状

1．2．2 挡土墙土压力研究现状

1．2．3 土拱效应研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 研究技术路线

1．5 主要创新点

第二章 RBT模式下悬臂式挡土墙土压力分布规律研究

2．1 引言

2．2 模型试验设计

2．2．1 试验目的

2．2．2 试验模型的确定

2．2．3 试验模型的墙背填料和地基材料

2．2．4 量测仪器的选取及布置

2．2．5 试验工况

2．2．6 试验流程

2．3 RBT模式下悬臂式挡土墙土压力分布规律研究

2．3．1 上覆荷载作用下土压力分布规律研究

2．3．2 非极限主动土压力分布规律研究

2．3．3 非极限被动土压力分布规律研究

2．4 上覆荷载作用下悬臂式挡土墙土压力数值分析验证

2．4．1 FLAC 3D软件简介

2．4．2 模型的选取

2．4．3 计算结果分析

2．5 本章小结

第三章 锚拉式挡土墙土压力分布规律模型试验研究

3．1 引言

3．2 模型试验设计

3．2．1 试验目的

3．2．2 试验模型

3．2．3 量测仪器的选取及布置

3．2．4 试验工况

3．2．5 试验流程

3．3 传统无预应力锚拉式挡土墙土压力分布规律研究

3．3．1 上覆荷载作用下无预应力锚拉式挡土墒土压力分布规律研究

3．3．2 非极限主动位移下无预应力锚拉式挡土墙土压力分布规律研究

3．4 预应力锚拉式挡土墙土压力分布规律研究

3．4．1 预应力作用下锚拉式挡土墙土压力分布规律研究

3．4．2 不同锚杆横向位置预应力锚拉式挡土墙土压力分布规律研究

3．4．3 上覆荷载与预应力耦合作用下锚拉式挡土墙土压力分布规律

3．5 不同因素影响下墙背侧向土压力横向分布规律研究

3．5．1 上覆荷载作用下墙背侧向土压力横向分布规律

3．5．2 上覆荷载25kPa，侧向位移作用下墙背侧向土压力横向分布规律

3．5．3 上覆荷载25kPa，预应力作用下墙背侧向土压力横向分布规律

3．6 本章小结

4．1 引言

4．2 数值计算对比分析

4．2．1 模型的选取

4．2．2 数值计算结果对比分析

4．3 锚拉式挡土墙土压力计算方法研究

4．3．1 无预应力锚拉式挡土墙土压力计算方法

4．3．2 预应力锚拉式挡土墙土压力计算方法

4．4 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要研究成果