桩锚支挡结构体系中考虑桩间拱效应的挡板土压力计算

摘要

桩锚支挡结构体系是重庆地区经常采用边坡支护形式之一，长期以来，人们认为桩锚支挡结构体系的传力途径是：土压力先作用于挡板上，通过挡板再传到两边立柱，然后再通过锚杆把力传递给稳定地层。本文通过几个工程实践所表现出来的与传统认识相悖的现象，指出了传统认识在实践面前站不住脚，给出桩锚体系立柱间土体存在卸荷拱的假定。 为探讨拱效应对挡板土压力大小及分布形式的影响，本文设计了一模型试验，并对试验结果做出分析。通过对两种跨度的挡板模型的土压力、挡板跨中弯矩、挡板跨中挠度值的分析总结，得到了挡板后土压力沿高度及水平方向的分布规律，并在土压力分布形式及数值大小与经典理论作了比较。模型试验验证了卸荷拱的存在，也正是由于卸荷拱的作用，导致挡板后土压力与经典土压力的差别。 同时本文还对挡板在填土表面超载作用下的土压力变化规律进行了分析，通过分析可知，挡板在超载作用下表现出完全不同于刚性挡墙的土压力变化规律。在超载作用下挡板后土压力增量沿高度随填土深度的增加而减小；沿水平方向也非经典理论所说的均匀分布，而是跨中最小，两端最大。 在对工程实践及室内模型试验进行分析探讨的基础上，本文以挡板的变形特征为理论分析出发点，得出正是由于挡板的变形特征导致挡板后卸荷拱的形成，在卸荷拱的作用下，挡板后土体直接将土压力作用于桩锚立柱上，而挡板仅承受卸荷拱体内土体的土压力的结论。 本文结合卸荷拱理论和平行墙理论，对卸荷拱内土体应力状态进行了分析，推导出可用于挡板土压力的计算公式。通过对试验值与计算值的比较，给出可以用平行墙理论分析计算挡板土压力的建议。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1问题的提出和研究意义

1.1.1问题的提出

1.1.2几个工程实例引发的思考

1.1.3本文研究的意义

1.2支挡结构土压力计算理论现状

1.2.1常用支挡结构类型

1.2.2土压力计算的理论现状

1.3土拱理论在支护计算中的应用

1.4本文的研究目的及任务

2试验方案的确定

2.1试验目的

2.2室内模型试验方案

2.2.1桩锚支挡体系的模拟

2.2.2压力盒及应变片的布置

2.2.3挡板材料的力学特性

2.2.4试验用土的选择

2.2.5压力盒制作及标定

2.2.6试验加载方案及仪器安装

3试验实测数据分析

3.1总说明

3.2主要试验结果

3.3挡板土压力沿高度方向分布规律分析

3.4挡板土压力沿水平方向分布规律

3.5填土表面超载作用下挡板土压力分布

3.5.1试验数据与分析方法

3.5.2超载作用下土压力沿高度分布规律分析

3.6小结

4挡板工作机理分析

4.1引言

4.2土压力计算的常用理论方法

4.2.1经典土压力理论

4.2.2塑性极限分析理论

4.2.3应力路径法

4.2.4数值分析法

4.2.5经验法

4.2.6卸荷拱理论

4.3桩间土体卸荷拱的形成及卸荷拱形态

4.3.1卸荷拱的形成

4.3.2卸荷拱形态的探讨

4.4平行墙理论与桩间挡板土压力计算

4.4.1平行墙理论基本原理

4.4.2桩间挡板土压力计算

4.4.3试验结果与平行墙理论计算值的比较

4.5小结

5结论

致谢

参考文献