有限填土路基对挡土墙的土压力研究

摘要

在公路建设中，受地形条件的限制会不可避免地修建半填半挖路基。为了保证半填半挖路基的稳定性，往往需要修建路基挡土墙。挡土墙设计中关键的问题是土压力的计算，其合理与否将直接影响到公路的安全性。半填半挖路基挡土墙后填土属于有限填土，其作用在挡土墙上的压力属于有限土体的压力。目前在挡土墙的设计中一般计算有限填土的主动土压力，但是对于有限填土要达到主动土压力需要一定的位移条件，而实际工程中有些挡土墙并没有产生足够的位移使有限填土达到主动土压力状态。对于有限填土主动土压力的计算，按照目前规范中的方法只能求得有限填土对挡土墙的合力，而不能明确有限填土主动土压力沿墙背的分布。库伦土压力理论假设填土对挡土墙土压力的分布为直线分布，但是一些实测结果表明填土对挡土墙土压力沿墙背的分布并非如此。本文的主要研究内容为:
　　1.基于已激发内摩擦角的概念，通过对挡土墙后填土应力莫尔圆的分析，建立半无限填土路基对挡土墙静止土压力的计算方法，考虑挡土墙背和基岩开挖面的影响，建立有限填土路基对挡土墙静止土压力的计算方法，并与规范中主动土压力的计算方法进行对比。针对不同接触面摩擦系数的各种情况，分别建立静止土压力系数的计算公式。
　　2.采用水平层分析法，考虑填土运动相关联流动法则，在挡土墙平移模式下，建立半无限两层填土对挡土墙主动土压力的计算公式;针对分层有限填土路基挡土墙，考虑基岩开挖面对填土滑裂的影响，建立有限两层填土对挡土墙主动土压力的计算公式。
　　3.使用ANSYS软件，进行有限填土路基对挡土墙土压力的数值模拟，分别计算有限填土对挡土墙的静止土压力和主动土压力，分析有限填土路基对挡土墙土压力的大小及分布，并且详细分析填土内摩擦角、填土与接触面的摩擦系数、基岩开挖面倾角对土压力的影响。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 土压力研究现状

1．2．1 土压力试验研究现状

1．2．2 土压力理论和计算研究现状

1．3 本文主要研究工作

1．4 研究技术路线

2 有限填土路基对挡土墙的静止土压力

2．1 引言

2．2 半无限填土静止土压力计算

2．3 已激发内摩擦角

2．4 有限填土路基静止土压力计算

2．4．1 接触面摩擦角等于填土内摩擦角

2．4．2 接触面摩擦角小于填土内摩擦角

2．5 算例及分析

2．6 小结

3 有限填土路基对挡土墙的主动土压力

3．1 引言

3．2 半无限两层填土主动土压力计算

3．3 有限两层填土主动土压力计算

3．3．1 上层填土内摩擦角较大

3．3．2 下层填土内摩擦角较大

3．4 算例及分析

3．5 小结

4 有限填土路基对挡土墙土压力的数值解

4．1 概述

4．2 ANSYS软件介绍

4．2．1 分析功能

4．2．2 前后处理功能

4．2．3 图形处理功能

4．2．4 与CAD接口

4．3 计算模型

4．3．1 计算假定

4．3．2 DP材料

4．3．3 接触面单元

4．4 有限填土路基对挡土墙的静止土压力

4．4．1 单层有限填土

4．4．2 两层有限填土

4．5 有限填土路基对挡土墙的主动土压力

4．5．1 单层有限填土

4．5．2 两层有限填土

4．6 有限填土路基对挡土墙土压力的影响因素分析

4．6．1 填土内摩擦角

4．6．2 接触面摩擦系数

4．6．3 基岩开挖面倾角

4．7 小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

个人简历

致谢