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基于曲线薄层单元的无黏性土挡墙土压力分析方法研究

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第 1 章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 挡土墙土压力试验与数值研究现状

1.2.1 基于宏观的试验研究现状

1.2.2 基于微细观的数值分析研究现状

1.3 考虑土拱效应的挡墙土压力理论分析方法研究现状

1.3.1 基于极限平衡理论的水平分层法

1.3.2 基于极限平衡理论的倾斜分层法

1.4 本文主要研究内容

第 2 章 墙后土体应力传递及主应力迹线

2.1 概述

2.2 主应力迹线形状

2.3 主动情况下主应力迹线传递特点研究

2.3.1 基本假定

2.3.2 主应力迹线偏转角的变化规律

2.3.3 主应力传递应力分布特点研究

2.4 被动情况下主应力传递特点研究

2.4.1 基本假定

2.4.2 主应力迹线偏转角的变化规律

2.4.3 主应力传递应力分布特点研究

2.5 本章小结

第 3 章 挡土墙主动土压力分析方法

3.1 概述

3.2 小主应力迹线几何参数的确定

3.3 曲线薄层单元受力分析模型的建立

3.3.1 单元上下界面作用力分析

3.3.2 墙土接触和滑动面处单元界面作用力分析

3.3.3 薄层单元重力分析

3.4 土压力及合力作用点

3.5 特殊情况下的土压力计算

3.6 本章小结

第 4 章 挡土墙被动土压力分析方法

4.1 概述

4.2 大主应力迹线几何参数的确定

4.3 曲线薄层单元受力分析模型的建立

4.3.1 单元上下界面作用力分析

4.3.2 墙土接触和滑动面处单元界面作用力分析

4.3.3 薄层单元重力分析

4.4 土压力及合力作用点

4.5 特殊情况下的土压力计算

4.6 本章小结

第 5 章 实例验证与参数分析

5.1 概述

5.2 主动土压力实例验证与参数分析

5.2.1 实例验证

5.2.2 参数分析

5.3 被动土压力实例验证与参数分析

5.3.1 实例验证

5.3.2 参数分析

5.4 本章小结

结论与展望

研究结论

研究展望

参考文献

致谢

附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

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摘要

墙背粗糙是挡土墙存在的客观现实,倾斜挡墙也是经常采用的挡土墙形式,如何考虑墙背粗糙和倾斜程度影响已成为目前挡墙土压力分析方法研究极其重要的问题,这正是本文研究的出发点。为此,本文将在探讨主动和被动状态下挡土墙墙后土体主应力传递特点与规律的基础上,采用沿主应力迹线分层的方法将墙后滑动土楔划分成若干曲线形薄层单元,对挡墙主动和被动土压力分析方法进行深入研究。  首先,结合主动和被动状态下受挡墙墙背和滑动面摩擦影响的滑动土楔内主应力传递特点,采用圆弧形小主应力迹线和大主应力迹线分别描述主动和被动状态下滑动土楔内主应力传递规律。然后,根据墙土接触处和滑动面处土体的应力状态,分别探讨滑动土楔中最小和最大主应力方向偏转的变化规律。同时,为确定主应力迹线上应力分布的方式,考虑到墙后土体主要表现为重力场特点,假定沿着主应力迹线的方向,主动状态下不同深度处的最大主应力和被动状态下不同深度处的最小主应力随深度呈线性增量变化。  然后,在确定最小和最大主应力迹线几何参数的基础上,分别采用沿最小和最大主应力迹线分层的方法将墙后滑动土楔划分成若干曲线形薄层单元。根据曲线薄层单元各边界面及其重力的受力特点,建立了曲线薄层单元受力分析模型和受力分析方法,并结合曲线薄层单元整体的静力平衡条件、边界条件建立单元控制微分方程,进而获得了基于曲线形薄层单元的无黏性土挡墙主动和被动土压力分析方法。该方法不仅可反映墙土摩擦和墙背倾斜程度对主动和被动土压力的影响,而且,有效避免了目前土压力分析方法研究中普遍采用的直线薄层单元难以准确考虑复杂的单元实际受力情况的问题。  最后,通过试验和本文与现有同类土压力方法分析曲线的对比分析,表明了主动和被动状态下本文理论与方法的合理性与优越性。并就墙背倾斜与粗糙程度,内摩擦角等因素对挡墙主动和被动土压力分布及合力作用点高度、土压力系数、土体主应力方向偏转程度等的影响规律进行了大量的敏感性分析。

著录项

  • 作者

    张慧姐;

  • 作者单位

    湖南大学;

  • 授予单位 湖南大学;
  • 学科 土木工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 曹文贵;
  • 年度 2020
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 chi
  • 中图分类
  • 关键词

    挡墙土压力,无黏性土,曲线薄层单元;

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