擋土墻變位模式下土壓力極限有限元分析.pdf

1、擋土墻上的土壓力是一個古老的課題，經(jīng)典的庫侖（Coulomb）土壓力理論和朗肯（Rankine）土壓力理論，因其計算簡單和力學(xué)概念明確，在土木工程中得到廣泛的應(yīng)用。對于不連續(xù)速度邊界、不連續(xù)應(yīng)力邊界及考慮墻土摩擦、墻體變位等情況是經(jīng)典的庫侖土壓力理論所無法解決的，因此，有必要根據(jù)工程實(shí)際，提出考慮擋土墻位移模式和位移大小的土壓力計算方法，準(zhǔn)確計算擋土墻上的土壓力，這也是決定擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計合理經(jīng)濟(jì)的一個重要因素。本文以不同位移模式下剛性擋

2、土墻為研究對象，基于塑性極限分析的上、下限定理，運(yùn)用有限元技術(shù)、數(shù)學(xué)規(guī)劃技術(shù)，在考慮墻體三種基本位移模式：平移、繞墻底轉(zhuǎn)動和繞墻頂轉(zhuǎn)動的情況下，建立了求解擋土墻土壓力的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型。 為了建立上限法的機(jī)動容許速度場，本文將巖土體用三結(jié)點(diǎn)線性三角形單元，以結(jié)點(diǎn)速度為未知量，根據(jù)單元塑性流動約束條件、速度不連續(xù)約束條件、速度邊界約束條件，以及由外功功率與內(nèi)功功率相等條件得到目標(biāo)函數(shù)，求得了擋土墻土壓力的結(jié)點(diǎn)荷載及相應(yīng)的機(jī)動容許位移場

3、，對擋土墻上土壓力隨墻體位移的變化進(jìn)行研究。其中引入線性數(shù)學(xué)規(guī)劃方法求解最優(yōu)化問題。 利用FORTRAN.90，筆者編制了相應(yīng)模型的計算程序，并對具體的算例進(jìn)行了分析；將其結(jié)果與其他方法的計算結(jié)果作了比較,得到作用于擋土墻上的土壓力分布與墻體的變位方式有關(guān)，墻體平移時，墻后的土壓力基本上為線性分布，而當(dāng)墻體繞墻底轉(zhuǎn)動或繞墻頂轉(zhuǎn)動時，墻后土壓力均為非線性分布，且三種變位模式所需的極限位移不等。 采用考慮墻體位移模式土壓力計