倾斜刚性挡墙主动土压力的土拱效应分析.pdf

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1、第４２卷，第４期公路工程Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．４２０１７年８月ＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｕｇ．，２０１７倾斜刚性挡墙主动土压力的土拱效应分析路维，杨鹏志，王学民，崔立功，龚小琴（河北水利电力学院，河北沧州０６１００１）［摘要］根据土拱效应原理和摩尔应力圆，获得了考虑墙背倾角影响的墙背法向主动土压力系数，然后根据水平微分滑裂体的竖向静力平衡得到了平移模式下的倾斜刚性挡土墙法向主动土压力、法向主动土压力合力及其作用点高度等的计算式。进一步分析了墙背倾角、墙土摩擦角和填土内摩擦角对法向主动土压力及其系数、法向主动

2、土压力合力及其作用点高度的影响。［关键词］土拱效应；倾斜刚性挡土墙；法向主动土压力；应力莫尔圆＋［中图分类号］Ｕ４１７１１［文献标识码］Ａ［文章编号］１６７４—０６１０（２０１７）０４—００４５—０５ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｏｉｌＡｒｃｈｉｎｇＥｆｆｅｃｔｏｎＡｃｔｉｖｅＥａｒｔｈＰｒｅｓｓｕｒｅＡｃｔｉｎｇＡｇａｉｎｓｔＴｉｌｔｅｄＲｉｇｉｄＲｅｔａｉｎｉｎｇＷａｌｌＬＵＷｅｉ，ＹＡＮＧＰｅｎｇｚｈｉ，ＷＡＮＧＸｕｅｍｉｎ，ＣＵＩＬｉｇｏｎｇ，ＧＯＮＧＸｉａｏｑｉｎ（ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＷａｔｅｒＲｅ

3、ｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃａｎｇｚｈｏｕ，Ｈｅｂｅｉ０６１００１，Ｃｈｉｎａ）［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｓｏｉｌａｒｃｈｉｎｇｅｆｆｅｃｔａｎｄＭｏｈｒｓｔｒｅｓｓｃｉｒｃｌｅ，ａｎｅｗｆｏｒｍｕｌａｏｆｔｈｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｎｏｒｍａｌａｃｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆｉｎｃｌｉｎｅｄａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｗａｌｌｓｕｒｆａｃｅＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｖｅｒｔｉｃａｌｓｔａｔｉｃｅｑｕｉｌｉ

4、ｂｒｉｕｍｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｅｖｅｌｓｌｉｄｉｎｇｓｏｉｌ，ｎｅｗｆｏｒｍｕｌａｓｏｆｔｈｅｎｏｒｍａｌａｃｔｉｖｅｅａｒｔｈｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎｔｉｔｌｅｄｒｉｇｉｄｒｅｔａｉｎｉｎｇｗａｌｌ，ｔｈｅｎｏｒｍａｌａｃｔｉｖｅｅａｒｔｈｆｏｒｃｅａｎｄｔｈｅｈｅｉｇｈｔｏｆｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｗｅｒｅｄｅｒｉｖｅｄＩｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｉｎｃｌｉｎｅｄａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｗａｌｌｓｕｒｆａｃｅ，ｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｇｌｅｏｆｂａｃｋｆｉｌｌａｎ

5、ｄｔｈｅｗａｌｌｓｏｉｌｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｇｌｅｏｎｔｈｏｓｅｆｏｒｍｕｌａｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｓｏｉｌａｒｃｈｉｎｇｅｆｆｅｃｔ；ｔｉｔｌｅｄｒｉｇｉｄｒｅｔａｉｎｉｎｇｗａｌｌ；ｎｏｒｍａｌａｃｔｉｖｅｅａｒｔｈｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｍｏｈｒｓｔｒｅｓｓｃｉｒｃｌｅ分析了墙背处墙背倾角与主应力偏转角的关系，根１概述据静力平衡获得了倾斜墙背法向主动土压力及其合挡土墙土压力计算在岩土工程界主要采用经典力等的计算公式，为考虑土拱效应影响的墙背倾斜的朗肯、库仑土压力理论，但经典土压力理

6、论的线的挡土墙设计计算提供了理论支持。［１，２］性分布与试验的非线性分布不同，这是因为经２主动土压力分析［３］典土压力理论没有考虑土体的土拱效应所致。［４－８］２１模型分析很多学者根据土拱效应得到的主动土压力分布［２，３］研究对象如图１所示，为平移模式下墙背倾与试验结果一样呈非线性，且吻合的较好。但斜、填土无粘性、填土面水平的倾斜刚性支挡结这些学者的研究都是针对挡土墙的墙背是垂直的情构。平移模式下水平微元滑裂体的受力如图１所况，而针对墙背倾斜的挡土墙主动土压力研究却没示。斜墙背后土体达到主动极限状态时，墙后土体有考

7、虑土拱效应。出现一平面型滑裂面，根据库仑土压力理论，可知本文在已有研究成果的基础上对倾斜挡土墙主这一平面型滑裂面倾角β：动土压力进行了研究，并考虑了土拱效应的影响。土拱迹线采用圆弧曲线，滑裂面采用库仑滑裂面，［收稿日期］２０１６—０３—１８［基金项目］河北省高等学校科学技术研究指导项目（Ｚ２０１５１９１）［作者简介］路维（１９８３—），女，河北沧州人，硕士，讲师，主要从事土木工程方面的教学与研究工作。４６公路工程４２卷ｔａｎ（φ＋δ＋α）×根据图２及摩尔库仑强度理论，可得斜墙面与该处的最小主应力之间的夹角θｗ

8、：１＋ｃｏｔφβ＝ａｒｃｃｏｔ[ｔａｎ（φ＋δ＋α）]×（１）π１ｓｉｎδδ－１θｗ＝２－２ａｒｃｓｉｎｓｉｎφ＋２（４）１－ｔａｎα槡[ｔａｎ（φ＋δ＋α）]从图１的土拱迹线、墙面和垂面的关系可以看出：墙面与该处最小主应力之间的夹角要比墙面处的垂直面与最小主应力之间的夹角小α。那么，微元滑裂