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文檔簡介
1、譯 文學 院: 土建學院 專 業(yè): 土木工程 學 號: 064&&&&&&& 姓 名: &&&&&& 指導教師: &&&&&&教授 江 蘇 科 技 大 學2010年 03 月 28 日均布荷載作用下?lián)跬翂ι系耐翂毫?G. I. Shvetsov 在前一篇文章中,我們確定了在只考慮填土自重的試驗條件下,作用在擋土墻上的壓力。這篇文章是第一篇文章的延續(xù),致力于探索填土在外界均布荷載作用下,在擋土墻上產(chǎn)生的荷載問題,當在使用到先前得到的巖土平衡微分方
2、程時,我們僅僅只改變邊界條件,因為在這種情況下我們使用了與初始解決方案相同的原理。我們只提取那些與附加土壓力有關的新成果, 以及僅定義那些第一次出現(xiàn)的新符號。在設計中,我們通常把作用在擋土墻上的土壓力看作是呈三角形分布的,應力也被假設為是沿著墻體均勻連續(xù)分布的,但是實驗結果并沒有證實這一理論,試驗表明表面的附加應力隨墻的高度變化并不均勻,而是從回填土頂部的最大值開始一直減小到其底部的最小值。因而,在M.C.瓦爾跟實驗圖的縱坐標的最大值超出理論計算值近兩倍,最小值達到理論計算值的0.65倍,因為土壓力的增加主要是在墻的上部,由此所得出的作用點比計算所得出的要高很多。F.M.shikhiev的理論
3、里包含了關于擋土墻均布荷載作用下的二維應力折減問題,但是, 附加應力的分布對擋土墻受超荷載作用的效果問題的影響,并沒有經(jīng)過合適的理論研究。 雖然,不同研究人員所做的無數(shù)次試驗已經(jīng)確定,側壁的扭曲效應更大,隨著表面的粗糙程度而變大,隨擋土墻的寬度和高度之比。在這篇文章里,我們將盡可能的填補這方面的空白。在邊界條件的基礎上,我們可以確定試驗中作用在有側向限制的填土上沒有超荷的垂直應力。如果一個外附加應力作用在楔塊表面上的強度為,則在這種情況下,我們可以從已知條件得出,當y=0時,= ,既可以得出方程 (1) 其中 ,荷載分配的不均勻系數(shù)A和土的深度有關: (2)方程一是通用的,因為對于任意一種荷載
4、分布它都可以計算出任意土層中某一點的應力,因此便足以表明應力在X軸方向的分布規(guī)律。當時,方程便簡化成相應的沒有附加應力的形式,并且,當而且時,它反映了在考慮了附加應力條件時的二維問題,即: (3)滿布在滑動楔上的均布荷載對我們已經(jīng)知道的設計系數(shù)k,n,和w的值并沒有影響,所以,計算作用在擋土墻上的正應力,切應力和總應力的表達式如下: (4)作用在實驗環(huán)節(jié)中的側墻的應力由以下的方程解得: (5)而回填土上靜態(tài)部分產(chǎn)生的應力這樣計算: (6)這里,就靜態(tài)回填土而言,是荷載效應的系數(shù): (7)在回填土表面作用一個均布荷載,荷載強度用下面這個方程來描述: (8)這個方程中,是作用在滑動體水平表面的土壤
5、容重,噸/立方米; ho是水平面的土壤層厚度,米; 當=常量時,僅與回填土層厚度有關。對于有水平力作用的土層背面有著垂直(w=0)且非常光滑(=0)的擋土墻,當=r時,墻上的應力是: (9)并且根據(jù)直線理論知道其值隨著深度增加遞增(見圖1)。在任意點上,與沒有超載的擋土墻的應力平衡,并且引入了恒量,它取決于超載層厚度h0。 擋土墻(f0)上的回填土的摩擦力定性地改變了應力曲線:作用在滑動體的超載表明應力沿墻高度的不一致性,并且隨著深度遞減,從滑動體表面的最大值減少到墻基底的零。在沒有外載時,最大值從它原始的位置上升到回填土的表面,值的增長也是如此。在數(shù)據(jù)表1中的圖表,探討了起源于墻基底的三角形
6、應力;圖表表達了分布在傾斜(w>0)和理想光滑(=0)的擋土墻上的應力與高度成二次方比例。通道邊上的土壤的摩擦力反過來對應力分布特征進行了修正,對于處在限制空間條件下的垂直、理想光滑的擋土墻,它用方程式表達:圖一 擋土墻上正常土壓力。圖中曲線組合的參數(shù)顯示在下表中曲線編號h,米f,天fm,米10,1,200020,3,7,100.60030,1,2,3,4,5027040,2,4,5,8,10000.6150,3,6,100.600.61 (10)第一項表示的是沒有附加應力時的壓力,而第二項表示的是壓力隨著墻高度的增高而增大是由附加應力引起的。和組圖一中有關二維問題(圖一)不同的是,組圖
7、四中表示的是在時附加應力非均勻的分布在豎直()和完全光滑()的擋土墻上。壓力增加的最大值僅在填土的表面取得,隨著深度的增加,壓力增量呈漸近線式遞減。擋土墻底部的壓力在不斷增長,但是增長很緩慢。從圖表五中可以看出,在有摩擦力作用于擋土墻時,壓力會進行重新分布。壓力的增量從上部結構的最大值遞減到底部結構的零。和組圖二的單一形式相比,壓力線呈復雜的鞍形,這是大部分平面應力所具有的特征。當所有其他條件相同時,壓力線V的曲率取決于擋土墻側壁表面粗糙程度。隨著回填土對擋土墻側壁摩擦力的不斷減少,壓力線圖V將會變直,從而對于二維問題在性質(zhì)和數(shù)量上都比較接近于壓力線II。隨著擋土墻長度的增加在收斂的圖表中也會
8、發(fā)現(xiàn)類似的規(guī)律。因此,當回填土水平表面受到一個均布荷載作用時擋土墻所受的壓力會重新分布,而這會隨著用來抵消附加壓力對回填土底層的影響的摩擦力的作用效果的不同而不同。實踐當中應用的三角形壓力線圖也只在擋土墻是豎直并且完全光滑同時回填土墻是處于一種平面應力狀態(tài)下這一特別有限的條件下才是正確的。因為光滑的表面不能被建造,根據(jù)線性定律壓力也就不能被分布。在回填土不是處于其自然顆粒狀態(tài)而是處于固化的楔形的假設的基礎上,再根據(jù)Coulomb的理論才能得出真正的擋土墻三角形應力線圖。從而這導致保留面的平均摩擦力人為平均化。事實上,顆粒材料的摩擦力是不一致分布的,反而隨著從回填土表面起深度的增加而增加。這種情
9、況導致結構高度上負荷非線性分布的特征。我們從理論上得到的為了真實條件的壓力線圖和模擬擋土墻在有限尺寸實驗渠道中獲得的實驗數(shù)據(jù)非常一致。為確定垂直壓力Qx在顆粒材料中的作用,起積分關系表示如下: 很容易得到下式方程: (11)Ux系由于超負荷回填土壓力增加系數(shù) (12)在缺乏超負荷qx=0和系數(shù)ux=1,將方程(4)中Qx替換為qx,我們可以發(fā)現(xiàn)正常情況造成的壓力的表達,摩擦力,和在超負荷存在條件下傳遞到擋土墻的總壓力: (13)作用于渠道側墻的resultang負載的組分可表示為: (14)和材料靜止部分的壓力: (15)方程11,13,14和15給出了每單位長度擋土墻的負荷連續(xù)均勻分布的荷載
10、并不依賴坐標軸X并和所有可能滑動面保持一致,因此,擋土墻上危險壓力無論在有超負荷還是沒有超負荷的情況下都將對應于同樣的表面滑動。我們將會從墻底部開始確定壓力中心位置,如果壓力線圖的靜力矩(相對于采取基地)除整個線圖的面積,我們會得到方程: (16)Kx系數(shù)考慮了超負荷對壓力中心位置的影響: (17)但Dx>0,系數(shù)Kx>1,超負荷提高了壓力中心的位置,這個從圖1也可以看出。而在沒有超負荷情況下,壓力中心在墻高一半處,在有超負荷情況下,壓力中心可以到達在墻的上半部分。參考文獻1,“均布荷載對擋土墻的影響” ,Osnovaniya, Fundamenty i Mekhan. Grunt
11、ov, No. 3 (1968). 2.R.V. Lubenov,“作用在土體中的力,形成的作用在垂直擋土墻上的土壓力繞上軸分布”,OUZ M/VlF SSSR, Nauchnye Trudy, Gidrotekhnika, No. III Transport, Moscow (1964).3.R.V. Lubenov and P. I. Yakovlev, "直立墻的平行移動對土中推力和壓力大小的影響" ,OUZ MMF SSSR, Nauchnye Trudy, Gidrotekhnika, No. III, Transport, Moscow 4G.I. Shvetsov
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