多级挡土墙土压力传递效应与沉降规律研究

论文摘要

随着国民经济和经济建设的发展,挡土墙的应用高度从最初的几米发展到几十米,甚至最高可达到六七十米,多级挡土墙就是在这种情况下产生许多应用。目前国内外专业刊物对加筋及台阶式加筋挡土墙的实际现场试验有研究成果,对多级重力式挡墙试验内容介绍很少,尤其是多级重力式挡土墙的土压力、变形、沉降及稳定性方面的研究就更少；现场试验中因为天气和地势等方面的原因,测试人员不能在现场操作,就不能及时、有效的识别路基沉降或土体中应力发生的突变,对这问题论文采用虚拟仪器的应用,在室内可以实现监测过程的连续化和自动化。论文针对在湖北段某高速公路的实际多级挡土墙工程情况,采用现场原型试验、室内试验、理论分析、数值模拟相结合的手段对该多级挡土墙进行土压力及变形的研究,取得以下主要成果：(1)通过对比分析土压力理论,得出多级挡土墙的土压力计算公式,优化级挡土墙结构尺寸设计；(2)用现场实测的试验数据,分析每个工况下每级挡墙墙后土压力的变化规律,归纳土压力的变化分成三个阶段；即在开始施工一定阶段为快速增长阶段,之后一段时间为稳定阶段,；在墙背施工一定高度后土压力为缓慢增长阶段；(3)分析得出多级挡土墙墙后土压力作用点的位置会随第一级、第二级及多级挡土墙施工高度增加不断上移,合力也是相应增大变化,得到土压力合力作用点位置在0.4H～0.5H之间,对多级挡土墙稳定分析有很重要作用；(4)对现场实测多级挡土墙的整体土压力数据表现为锯齿型分布结果进行分析,得出锯齿型分布结果与挡土墙之间的台阶宽度有很大关系：通过采集多级挡土墙的级与级应力变化值,与有限元模拟受力过程变化分析值相结合,得出上下级挡土墙合理布置宽度；(5)针对在特殊气候和工程条件下人员无法采集现场试验数据的问题,论文运用LABVIEW软件编制了实时监测系统,应用LABVIEW程序的计算机软件,对原始信号进行分析处理并对处理后的数据进行显示存储,实现了多级挡土墙的实时监测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 挡土墙土压力理论与试验研究的现状
• 1.2.1 挡土墙土压力理论研究国内外现状
• 1.2.2 挡土墙土压力试验研究国内外现状
• 1.3 主要的研究内容和创新点
• 第2章 挡土墙土压力及沉降预测理论
• 2.1 朗肯土压力理论
• 2.1.1 基本概念
• 2.1.2 层状土的主动土压力计算
• 2.1.3 多层填土
• 2.1.4 填土表面为倾斜平面时土压力的计算
• 2.2 库伦土压力理论
• 2.2.1 基本概念
• 2.2.2 均布荷载作用下的土压力计算
• 2.2.3 特殊情况下的土压力计算
• 2.3 静止土压力计算理论
• 2.4 其他土压力计算方法
• 2.4.1 规范法
• 2.4.2 水平层分析法
• 2.5 多级挡土墙土压力理论计算
• 2.5.1 计算对象
• 2.5.2 计算分析
• 2.6 预测挡土墙沉降计算理论
• 2.6.1 时间对数拟合法
• 2.6.2 泊松曲线法
• 2.6.3 Asaoka法
• 2.7 本章小结
• 第3章 多级挡土墙土压力试验研究
• 3.1 基本概况
• 3.2 试验方案
• 3.3 多级挡土墙级与级宽度分析
• 3.4 多级挡土墙土压力作用点位置分析
• 3.5 测试结果整理与分析
• 3.5.1 填土高度对第一级挡土墙土压力的影响
• 3.5.2 第二级挡土墙墙后实测土压力分析
• 3.5.3 第三级挡土墙墙后实测土压力分析
• 3.5.4 第四级挡土墙墙后实测土压力分析
• 3.5.5 沿整个挡墙墙高土压力分布分析
• 3.6 多级挡土墙变形测试分析
• 3.6.1 基本测试资料
• 3.6.2 沉降监测方案
• 3.6.3 监测结果及其分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 挡土墙稳定性数值模拟
• 4.1 材料模型选取
• 4.2 计算条件
• 4.2.1 计算参数
• 4.2.2 有限元模型
• 4.2.3 计算单元
• 4.2.4 计算方案
• 4.2.5 模型计算与实测值的比较
• 4.2.6 多级挡土墙方案优选比较
• 4.2.6.1 边坡整体位移对比
• 4.2.6.2 墙体位移位移对比
• 4.2.7 应力对比
• 4.3 位移及应力过程分析
• 4.3.1 位移分析
• 4.3.2 应力分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 采用虚拟仪器的进行多级挡土墙监测系统设计
• 5.1 虚拟仪器简介
• 5.2 监测方案
• 5.2.1 监测仪器
• 5.2.2 数据传输设备
• 5.2.3 虚拟仪器系统
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论及展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果目录