RT变位模式非极限状态下挡土墙被动土压力研究

摘要

在经济迅速发展的现代中国，各类大型工程建设以及一些基础性建设正在如火如荼的进行着。挡土墙作为一项重要的辅助工程，它以独特的优势一直占据着重要的地位，被广泛的应用于各类工程建设中，挡土墙工程在各类工程施工中发挥了不可忽视的作用。挡土墙土压力是挡土墙设计的重要依据，对挡土墙土压力的研究分析是极其有必要的。
　　本文首先通过ANSYS有限元软件建立出RT变位模式挡土墙及墙后土体的计算模型，然后运用分段位移约束研究挡土墙非极限状态，通过墙后土体的水平位移云图分析墙后土体相对位移区与相关参数之间的关系，并得出挡土墙沿墙高的土压力分布、大小及合力作用点位置，通过变化各个参数分析其对土压力分布、大小及合力作用点位置的影响。结合墙体位移对摩擦角的发挥及考虑位移的朗肯土压力理论推求出RT变位模式非极限状态下改进的朗肯土压力计算公式，利用该公式计算得出的土压力分布、大小及合力作用点位置等结果与有限元数值计算结果进行比较。本文通过有限元数值计算和公式计算研究表明：
　　（1）土体处于非极限状态下，挡土墙绕墙顶向土体方向发生一定的转动位移，墙后回填土体存在一定的相对位移区，该区形状呈现倒梯形。相对位移区范围大小受到墙体的转动位移比、回填土体的内摩擦角及回填土体的弹性模量、泊松比等因素的影响。墙体转动位移增大，相对位移区范围增大；随着回填土体的内摩擦角、弹性模量、泊松比的分别增大，相对位移区的范围均增大。
　　（2）RT变位模式挡土墙非极限状态被动土压力分布大小及规律受到墙体转动位移比、回填土体内摩擦角及回填土体弹性模量、泊松比等影响。随着墙体转动位移比的增大，土压力增大，增大速率逐渐减小。位移比一定时，挡土墙墙顶附近土压力增大效果不明显，越是距离墙底附近的土体土压力增大效果越明显；墙体位移比、回填土体内摩擦角及回填土体弹性模量、泊松比增大，土压力分布曲线的曲率均增大。
　　（3）RT变位模式挡土墙非极限状态被动土压力的合力大小及合力作用点位置受到墙体转动位移比、回填土体内摩擦角及回填土体弹性模量、泊松比等影响。墙体位移比、回填土体内摩擦角、回填土体弹性模量分别增大，土压力合力均增大，合力作用点均降低；回填土体的泊松比增大，土压力合力增大，合力作用点有略微的升高。
　　（4）利用改进朗肯土压力计算公式，计算得出RT变位模式挡土墙非极限状态被动土压力的分布、大小及合力作用点位置，与有限元得出的结果从整体上很一致，可为工程设计提供一定的参考。

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符号说明

第一章 绪论

1.1引言

1.2 土压力的研究现状

1.3 主要研究内容以及技术路线

第二章 有限元数值分析简介

2.1数值分析法

2.2挡土墙土压力有限元数值计算模型

第三章 挡土墙RT变位模式非极限状态下土体位移分析

3.1挡土墙的相对位移区

3.2挡土墙位移对相对位移区的影响

3.3回填土体内摩擦角对相对位移区的影响

3.4回填土体弹性模量对相对位移区的影响

3.5泊松比对相对位移区的影响

3.6本章小结

第四章 挡土墙RT变位模式非极限状态下被动土压力分析

4.1挡土墙非极限状态下不同墙体位移比的被动土压力分析

4.2挡土墙非极限状态下不同内摩擦角的被动土压力

4.3挡土墙非极限状态下不同填体弹性模量的被动土压力

4.4挡土墙非极限状态下不同填土泊松比的被动土压力

4.5 本章小结

第五章 挡土墙RT变位模式非极限状态下被动土压力公式

5.1 RT变位模式非极限状态挡土墙位移对摩擦角的影响

5.2 RT位移模式非极限状态挡土墙被动土压力系数及计算公式

5.3 公式解与有限元解的对比

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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