考虑土拱效应的黏性土主动土压力解析解

作     者：刘杰锋 曹海莹 王优群 高艳斌 LIU Jiefeng;CAO Haiying;WANG Youqun;GAO Yanbin

作者机构：天津大学建筑工程学院天津300350 燕山大学建筑工程与力学学院河北秦皇岛066004 保定市水土保持试验站河北保定071000 

基　　金：河北省自然科学基金资助项目(E2020203168) 河北省高等学校科学技术研究重点项目(ZD2020330) 

出 版 物：《铁道科学与工程学报》 (Journal of Railway Science and Engineering)

年 卷 期：2023年第20卷第12期

页      码：4604-4612页

摘      要：挡土墙是一种常见的挡土结构物,在道路工程中得到了广泛的应用。作用在挡土墙上的主动土压力是工程中挡土墙设计的一个重要指标。为了进一步提高主动土压力的计算精度,以多因素影响下的刚性挡土墙为研究对象,同时考虑挡墙墙背倾角、填土黏聚力和内摩擦角、墙-土摩擦角和黏结力以及超载等因素的影响,假定墙后形成的圆弧形土拱产生土拱效应,基于薄层单元法,推导了主动土压力分布、合力大小和滑裂面倾角的计算公式。通过与模型试验和现有理论结果的对比分析,验证本文理论解对主动土压力计算的有效性。研究结果表明:考虑土拱效应后的土压力沿墙高为非线性分布,土压力随着墙高和超载的增加而增大,随着黏聚力的增大而减小;在墙上部(约0~H/3),主动土压力随墙背倾角的增大而减小;在墙下部(约H/3~2H/3),主动土压力随墙背倾角的增大而增大;当挡土墙由光滑转为粗糙时,土压力分布由线性分布转为非线性分布;此外,墙土界面越粗糙,墙背墙角越大,土压力非线性分布程度越明显。尽管考虑因素的增多使得土压力的计算过程变得复杂,但由于计算条件与实际工况更加接近,土压力计算结果误差更小。本文建立的考虑多因素影响的主动土压力通用计算公式,可为实际复杂工程条件下的挡土墙设计提供理论指导。

主 题 词：挡土墙 薄层单元法 主动土压力 黏性填土 土拱效应 

学科分类：08[工学] 0818[工学-交通运输类] 080104[080104] 0903[农学-动物生产类] 0815[工学-矿业类] 0701[理学-数学类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230134

馆 藏 号：203125322...