作者：李兴高土压力水土压力极限平衡变分法墙式挡土结构荷载强度
摘要：建立合理的理论模型是准确计算土体极限荷载(主动土压力和被动土压力)的基础.测试分析和研究表明,挡墙上作用的土体极限荷载随墙体的变位模式发生改变,现有计算方法通常是基于确定性模型,尚不能反映这个事实.如Coulomb(1776)平面滑动楔体模型,采用单一的数值描述作用在墙体上的土压力或水土压力.这种做法显然过于简化.另外,土体极限荷载的作用点位置问题也没有得到很好解决.由于挡土结构在设计时往往很难准确预估其墙体变位模式,对于其上作用的土体极限荷载,较为合理的做法是在一定的区间范围内,尽量包含墙体所有可能变位模式情况下结构所受到的作用力,以供工程设计人员选用.在对挡土结构上作用的土压力和水土压力研究历史及现状总结的基础上,本文提出的基于整体极限平衡变分法的土体极限荷载和水土压力计算模型,就是在这方面的尝试.以墙式挡土结构为例,进行了以下工作: (1) 以传统的极限平衡方法为基础,引入Lagrange乘子,结合变分原理,将土体极限荷载的求解问题转化为确定含有两个函数自变量的泛函极值问题,建立了土体极限荷载求解的整体极限平衡变分法.此方法是广义的极限分析上限解法,更容易推广到土体非线性准则破坏的情况.然后,将土体极限荷载的泛函极值问题进一步转化为带有约束的函数极值问题.在进行了大量参数分析后,对于作用在挡土结构上的主动土压力和被动土压力,得出以下结论:①挡土结构背后土体存在着平动滑动破坏和绕对数螺旋柱面转动破坏两种临界破坏形式.②对于土体平动破坏情况,本文得出的土压力大小与Coulomb (1776)和Rankine(1857)理论的结果相同;而对于土体转动破坏的情况,本文结果与Chen(1975),Sokolovskii(1965)的结论较为一致;对于土体破坏的这两种情况,得到土体极限荷载极值Pne表达式.③土体
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