非极限状态挡土墙最终版.ppt

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1、非极限状态挡土墙主动土压力研究,汇报人：王其伟指导老师：周建,Contents,新进展,瓶颈与展望,4,1,3,目录,2,5,来源与发展,原理,参考文献,原理,作用在挡土墙上的土压力可能是主动土压力与静止土压力或静止土压力与被动土压力之间的任一数值。,土压力是土与挡土结构物相互作用的结果，它随挡土墙可能位移的方向分为主动土压力、被动土压力和静止土压力，被动土压力是土压力的最大值，主动土压力是最小值，其大小不仅与挡土墙高度、填土性质有关，而且与挡土墙的刚度和位移有关。土压力与挡土墙位移关系如图所示：,薄层单元法,概念说明,位移模式挡土结构在土压力作用下的运动模式。,土拱效应太沙基最早研究了土拱效

2、应，并定义为：当土体受到不均匀变形时，变形较大的区域和变形较小的区域存在一种剪切摩擦力，这种剪切摩擦力有阻碍变形较大区域土体继续运动的趋势和增加临近静止区域土体变形的趋势。由此可知，土拱效应是应力重分布现象。,来源与发展,进展,茅以升（1954）,Add your title in here,Ichihara（1976）,Add your title in here,Kezdi(1958),对库伦理论土压力最大确定滑裂面的方法提出质疑，认为库伦滑裂面的摩擦角和墙面摩擦角不可能同时达到极限值，反之滑裂面和墙面摩擦角同时达到极限值，滑裂面不可能是一平面。,提出当挡土墙绕墙脚向外转动时，靠近墙脚的局

3、部土体并未达到极限平衡状态，而是接近于静止状态。,首先提出了土体要达到主动状态，土体对挡土墙墙背的摩擦角必须达到最大值。,进展,Matsuo、Yagi（1978）,Add your title in here,Richard（1985）,根据现场实测发现，刚性挡土墙绕墙底转动时，墙后土压力从静止土压力急剧减小，在不同位移阶段，土压力并不是呈三角形分布，而是下部土压力较大。,Add your title in here,Bang(1985),通过模型实验认为土体从静止状态到极限主动状态，是一个渐变的过程。提出中间主动状态的概念，指出土压力计算应同时考虑墙体变位模式和变位的大小。,总结了当时人们对

4、土拱效应的认识，通过假设土拱的形状为小主应力轨迹，土拱的形状是下凹的，得到了挡墙主动土压力分布的解析式。,非极限状态主动土压力计算方法的进展,由于模型试验以及实测均表明了刚性挡土墙土压力分布的非线性，这使得一些学者开始研究其它的土压力计算方法。大多研究人员都是在经典土压力理论的基础上对土压力计算方法进行扩展。,Dubrova,卡岗,Bang,1960,1963,1985,考虑土拱效应的土压力计算方法,Paik,Handy,蒋波,1985,2003,2005,考虑平移效应的土压力计算方法,梅国雄、宰金珉,徐日庆,卢国胜,2000,2001,2004,近五年的新进展,2010,2010,2011,

5、2012,2.卢坤林等同时考虑位移与土拱效应推导了非极限主动土压力，并用模型试验进行了验证。,3.张永兴、陈林考虑用随墙体位移增大填土渐进破坏机理来计算不同位移模式下准主动土压力，改进了库伦理论，利用水平条分法推导了土压力计算公式。,4.蒋玉平采用塑性极限理论研究非极限土压力，采用变分原理获得破坏滑裂面，进而获得了非极限土压力的理论公式。,1.侯键采用卸荷应力路径的三轴试验类比墙后土体的侧向变形过程，建立了摩擦角与位移的关系，进而得到非极限主动土压力的计算公式。,2012,20052006,2007,新进展,6.胡俊强，张永兴等利用薄层单元法对非极限主动土压力进行研究，建立了基本方程，进一步得

6、到非极限状态的土侧压力系数，合力作用点的理论公式。,7.徐日庆推导了非极限状态黏性土内摩擦角随位移变化的关系式，并考虑了墙-土之间外摩擦角和黏聚力对侧向土压力的影响。,5.侯键在Mononobe一okabe拟静力学理论基础上,再结合土拱效应原理,采用水平层分析法对挡土墙地震作用下的楔形土体进行受力分析,建立静力和力矩平衡方程,求得土压力系数!主动土压力及合力作用点等的理论公式,20052006,20052006,2007,20052006,2013,2013,徐日庆、龚慈等（2005）提出的非极限状态下土体内摩擦角和墙土外摩擦角的计算公式：是考虑位移效应的系数，。卢坤林根据三轴不排水实验提出了

7、另外一种计算方法：,卢坤林等（2010）考虑土拱效应推导出了主动侧土压力系数：,瓶颈.,1、现行的计算方法中往往只单一考虑了位移模式或是土拱效应，很少同时考虑两种效应。2、在极限状态理论上发展得到的非极限状态理论仍然保持着原有理论假设中的不足之处。3、数值计算方法发展缓慢，尚没有合理的反映挡土结构和土体相互作用的单元。,展望.,1、计算土压力时更多地同时考虑位移效应和土拱效应。2、应用塑性极限理论研究挡土墙土压力。3、有限元计算需要更多地关注。,参考文献.,1 BANG S.Active Earth Pressure Behind Retaining wallsJ.Journal of Geo

8、technical Engineering,1985,11 1(3):407-412.2 HANDY R L.Arch in Soil ArchingJ.Journal of Geotechnical Engineering,1985,11 1(3):302-318.3 NAKAI.Finite element computations for active and passive earth pressure problems of retaining wallJ.Soils and Founfation,1985,25(3):98-112.4 梅国雄，宰金珉.考虑位移影响的土压力近似计算方

9、法J.岩土力学，2001,22(4):83-85.5 蒋 波.平动模式下挡土墙非极限状态主动土压力计算J.中国公路学报，2005,18(2):24-27.6 卢坤林,朱大勇,杨扬.考虑土拱效应的非极限主动土压力计算方法J.中国公路学报，2010,23(1):19-25.7 徐日庆,龚 慈,魏 纲,等.考虑平动位移效应的刚性挡土墙土压力理论J.浙江大学学报:工学版,2005,39(1):119-122.8 卢坤林,杨 扬.非极限主动土压力计算方法初探J.岩土力学,2010,31(2):615-619.9 张永兴,陈 林.挡土墙非极限状态主动土压力分布J.土木工程学报,2011,44(4):112

10、-119.10 胡俊强,张永兴,陈 林,陈建功.非极限状态挡土墙主动土压力研究J.岩土工程学报,2013,35(2):381-387.,参考文献.,11 章瑞文.挡土墙主动土压力理论研究D.杭州:浙江大学，2007.12 龚 慈.不同位移模式下刚性挡土墙土压力计算方法研究D.杭州:浙江大学，2005.13 岳祖润,张师德.压实粘性填土挡土墙土压力离心模型试验J.岩土工程学报,1992,14(6):90-96.14 侯 键.基于土拱效应的挡土墙土压力理论研究D.杭州:浙江大学,2012.15 王 辉.考虑工程实际位移的刚性挡土墙上土压力研究D.西安:长安大学,2007.16 蒋玉平.基于塑性极限分析的主动土压力研究D.南京:南京大学,2012.,Thank You!,