挡土墙后土压力理论计算与有限元模拟的比较分析开题报告

 2022-02-17 21:16:15

1. 研究目的与意义

挡土墙是用来支撑天然和人工边坡,保持土体稳定的建筑物,它被广泛应用于隧道入口,路堤等等。在古代,长城、古墓等地周围都修有挡土墙。现在挡土墙更是被土木和建筑的各个领域所使用,它的发展及其迅速。挡土墙后土压力的研究是一个重要的话题,如果分析不当或者出现了点错误就会导致自然灾害,如今研究挡土墙墙后土压力的分布问题主要是对挡土墙进行一些特殊处理或者分段浇筑等提供理论依据。

郎肯土压力和库伦土压力分析方法是主流的理论分析法,他们各有各的特点。郎肯土压力忽略了挡土墙与土的摩擦,实则有摩擦存在;而库伦土压力没有忽略摩擦力,但是它把填土破坏面理想化为一个平面,实则是一个曲面。

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2. 研究内容和预期目标

1.郎肯和库伦土压力的分析原理及应用

郎肯土压力理论是在假定墙刚性,墙背铅直,墙背光滑等条件下通过极限平衡条件得出来的。这其中任意一点必须满足土体破坏时的应力状态。郎肯土压力主要应用于土体表面是水平的土压力,算式简单,易于应用。

库伦土压力理论是在假定挡土墙刚性,墙后是无粘性土等的条件下通过静力条件得到的。其中墙后土体是一个三角形的土楔体,它沿着某一滑裂面滑动。通过求出墙对土楔体的支承力,从而可以得出挡土墙对土的压力。库伦土压力主要应用于墙后倾斜的无粘性土体,当土体是粘性土时,存在着一些很难解决的问题。

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3. 研究的方法与步骤

分别采用模型1、2,模型1左侧的梯形是作为刚体的挡土墙,右侧的四边形是作为弹塑性的土体,下面则是模拟土体与下部土体摩擦力的刚体。模型2和模型1的区别在于土体,模型2的土体是一个直角梯形。其中土体比较复杂,又分为粘性土和非粘性土。

(1)使挡土墙静止不动,得出挡土墙后的土压力分布;

(2)使挡土墙远离土体进行一小段位移,得出挡土墙后的土压力分布;

(3)使挡土墙靠近土体进行一段位移,得出挡土墙后的土压力分布;

最后做成深度和压力关系图,并进行横向和纵向的比较,得出结论并提出建议。

4. 参考文献

张国祥[1]为得到地震作用下土压力强度沿着墙背分布状况,采用了一种不同于大众的分析方法,即不断旋转来改变挡土墙的位置,按照静力条件分析主动土压力,最终使地震作用下主动土压力的公式不再那么繁琐,对之前相同状况下的土压力公式起到了推进的作用。

汤劲松和熊保林[2]采用三维的有限元模型,其中钢板桩、内支撑、以及土体之间相互作用,以当地的一座大桥的深基础钢板桩围堰为例,形成一个完美的整体,最后发现了钢板桩围堰的土压力的一些重要特点,这些特点主要是在应力状态、土压力大小和它们的变化规律以及趋势。

王洪亮,宋二祥等[3]通过对挡土墙和建筑物基础之间的土体的每个位置进行受力分析,并且考虑了建筑物基础和土体各个方向的作用力,建立了基坑土体的主动土压力的计算公式,并且进行了适当的简化,得出的结果和有限元的结果很接近。

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5. 计划与进度安排

[1]3月26日—4月01日 文献检索,提交开题报告;
[2]4月02日—4月15日 论文研究,提交外文翻译初稿;
[3]4月16日—5月27日 论文研究,提交论文初稿;
[4]5月28日—6月03日 论文修改,提交论文终稿;
[5]6月04日—6月10日 答辩报告准备(PPT形式);
[6]6月11日—6月15日 论文答辩。

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