有限土体主动土压力计算研究与分析
发布时间：2021-08-31 03:33
随着城市化建设的不断推进,新拟建建筑往往会临近于已有建筑,此时拟建建筑的基坑支护结构所受的主动土压力可能为常见的梯形体有限土体主动土压力。另外,工程建设过程中常常会砌筑临时挡土墙来围挡工程弃土,此类弃土大多为三角形有限填土,此时面临着三角形填土作用下的主动土压力计算问题。这两种情况下的主动土压力计算均可划归为有限土体主动土压力计算问题,经典的主动土压力计算理论并不适用。因而有必要针对这两种有限土体的主动土压力计算理论进行完善。针对典型梯形体有限土体主动土压力静力计算问题,在前人研究的基础上,综合考虑了外摩擦角、粘着力、超载、填土张拉裂缝深度及已有建筑与滑裂土体间的相互作用等因素的影响,推导了相应的计算公式。对于典型梯形体有限土体主动土压力的动力计算问题,则采用拟静力法推导了有限土体地震主动土压力计算公式,此时未考虑已有建筑对滑裂土体的影响。此外,对于三角形填土作用下的主动土压力也进行了公式推导和计算分析。主要研究成果如下:（1）基于Mohr—Coulomb强度理论,分别运用极限平衡法及极限分析上限法推导了典型梯形体有限土体主动土压力计算公式及有限与半无限的临界状态主动土压力计算公式,给...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
极限平衡解的有限土体主动土压力计算模型
硕士学位论文11012R(qbG)cosEsinNsin0（2.7）其中E与N的关系如下：12()NhmEh（2.8）联立式（2.6）和（2.7）消去R并将式（2.8）代入得：20121012()(tantan)sec(1)(tantan1)(tantan)(tantan)wwqbGchchcbEmm（2.9）对于大多数情况可近似认为滑动土体与支护结构及既有建筑接触面折减后的强度参数相等，此举也使得假设（4）更接近这种情况，即令δ1=δ2=δ，cw1=cw2=cw，此时式（2.9）可化为：2000(2tan)(tantan)sec(1)(tantan1)(1)tan(tantan)wqbGchbcbEmm（2.10）记使得式（2.10）中E为极大值的θ为θcr，则此θcr即为真正的滑裂面倾角，此时的土压力即为主动土压力，记为Ea，则有：2000(2tan)(tantan)sec(1)(tantan1)(1)tan(tantan)wcrcrcracrcrqbGchbcbEmm（2.11）式（2.11）即为考虑既有结构作用力的有限土体主动土压力计算公式。任取一组参数：H=10m，b=4m，γ=18kN/m3，c=10kPa，cw=5kPa，υ=20°，δ=10°，q=10kPa。由式（2.10）可得到E—θ关系曲线如下：图2.2E—θ关系曲线由图2.2可知，E存在极小值为263.28kN·m-1，此时θ=54.80°，即滑裂面倾角θcr为54.80°。关于有限土体主动土压力Ea和破裂角θcr的具体的求解方法及思路见2.4节。2.2.2临界状态公式推导为了获得有限与半无限状态的分界，考虑填土裂缝的影响，以滑裂面与既有建筑地下室外墙或构筑物基础相交点与主动土压力为零处位置重合的点为分界点，引入临界宽度bcr及临界宽高比ncr，建立临界状态的计算模型如下图2.3，各参数
有限土体主动土压力计算研究与分析12的物理意义与2.2.1节一致，粘性土体自由站立高度依旧采用式（2.1）。临界宽度bcr及临界宽高比ncr的关系如下：crcrtanbhnHH（2.12）作用在临界状态的滑裂土体的力有：滑裂土体重量G；填土顶面超载q；支护结构背部对滑裂土楔的水平反力E；不动土体对滑裂土体的反力R；支护结构与滑动土体接触面切向力τ1；滑动土体与不动土体之间切向力τ2。滑裂土体的重量G为：2cG0.5hcot+hhcot（2.13）切向力τ1为：1tanwEch（2.14）式中chHh。切向力τ2为：2Rtanchcsc（2.15）图2.3极限平衡解的临界状态主动土压力计算模型沿CD方向列力的平衡方程：21(Gqhcot)sinEcos0（2.16）沿CD法线方向列力的平衡方程：1R(Gqhcot)cosEsin0（2.17）联立式（2.16）和（2.17）消去R得：(cot)(tantan)cscsec=1tan(tantan)tantanwqhGchchE（2.18）将式（2.18）中的θ换为θcr（真正的破裂角），即可得到此临界状态的主动土压力Ea的计算公式，即：crcrcrcrcr(cot)(tantan)cscsec=1tan(tantan)tantanwaqhGchchE（2.19）
本文编号：3374104
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
极限平衡解的有限土体主动土压力计算模型
硕士学位论文11012R(qbG)cosEsinNsin0（2.7）其中E与N的关系如下：12()NhmEh（2.8）联立式（2.6）和（2.7）消去R并将式（2.8）代入得：20121012()(tantan)sec(1)(tantan1)(tantan)(tantan)wwqbGchchcbEmm（2.9）对于大多数情况可近似认为滑动土体与支护结构及既有建筑接触面折减后的强度参数相等，此举也使得假设（4）更接近这种情况，即令δ1=δ2=δ，cw1=cw2=cw，此时式（2.9）可化为：2000(2tan)(tantan)sec(1)(tantan1)(1)tan(tantan)wqbGchbcbEmm（2.10）记使得式（2.10）中E为极大值的θ为θcr，则此θcr即为真正的滑裂面倾角，此时的土压力即为主动土压力，记为Ea，则有：2000(2tan)(tantan)sec(1)(tantan1)(1)tan(tantan)wcrcrcracrcrqbGchbcbEmm（2.11）式（2.11）即为考虑既有结构作用力的有限土体主动土压力计算公式。任取一组参数：H=10m，b=4m，γ=18kN/m3，c=10kPa，cw=5kPa，υ=20°，δ=10°，q=10kPa。由式（2.10）可得到E—θ关系曲线如下：图2.2E—θ关系曲线由图2.2可知，E存在极小值为263.28kN·m-1，此时θ=54.80°，即滑裂面倾角θcr为54.80°。关于有限土体主动土压力Ea和破裂角θcr的具体的求解方法及思路见2.4节。2.2.2临界状态公式推导为了获得有限与半无限状态的分界，考虑填土裂缝的影响，以滑裂面与既有建筑地下室外墙或构筑物基础相交点与主动土压力为零处位置重合的点为分界点，引入临界宽度bcr及临界宽高比ncr，建立临界状态的计算模型如下图2.3，各参数
有限土体主动土压力计算研究与分析12的物理意义与2.2.1节一致，粘性土体自由站立高度依旧采用式（2.1）。临界宽度bcr及临界宽高比ncr的关系如下：crcrtanbhnHH（2.12）作用在临界状态的滑裂土体的力有：滑裂土体重量G；填土顶面超载q；支护结构背部对滑裂土楔的水平反力E；不动土体对滑裂土体的反力R；支护结构与滑动土体接触面切向力τ1；滑动土体与不动土体之间切向力τ2。滑裂土体的重量G为：2cG0.5hcot+hhcot（2.13）切向力τ1为：1tanwEch（2.14）式中chHh。切向力τ2为：2Rtanchcsc（2.15）图2.3极限平衡解的临界状态主动土压力计算模型沿CD方向列力的平衡方程：21(Gqhcot)sinEcos0（2.16）沿CD法线方向列力的平衡方程：1R(Gqhcot)cosEsin0（2.17）联立式（2.16）和（2.17）消去R得：(cot)(tantan)cscsec=1tan(tantan)tantanwqhGchchE（2.18）将式（2.18）中的θ换为θcr（真正的破裂角），即可得到此临界状态的主动土压力Ea的计算公式，即：crcrcrcrcr(cot)(tantan)cscsec=1tan(tantan)tantanwaqhGchchE（2.19）
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