如何确定双层围堰的侧向土压力?


11

挡土墙的设计通常涉及使用兰金理论或库伦理论确定侧向土压力。两种理论都涉及调动土壤的三角形楔形物的抗剪力,该楔形物远离壁的底部延伸相当大的距离。

在双壁围堰的情况下,例如下图所示,两壁之间的短距离将防止这种破坏楔形物一直向下延伸到底部。在这种情况下,如何确定两堵墙之间的沙子填充材料的土压力?

双层围堰


围堰的结构比挡土墙复杂得多。钢制内壁和外壁的刚度以及将它们驱动到其中的床的性能起着重要作用。壁之间的填充材料基于其剪切和流动特性在它们之间提供一定量的机械耦合。所有这些加在一起成为一个相当复杂的边值问题。但是最终,被“保留”的物质是水!
Dave Tweed

Answers:


6

根据我的阅读,您正在看的是板桩之间的沙子对它们施加的压力。在这种情况下,我看到两种可能性:(1)对数螺旋分析或(2)Boussinesq的弹性分析。

对数螺旋分析

对数螺旋分析假设土壤压力是通过遵循对数螺旋曲线形状的土壤质量来动员的。这通常用于支撑沟槽开挖,且质量曲线必须与垂直表面相交。分析是不确定的,因此建议使用试验和错误图形(按比例缩放)方法,但是我们已经制定了一种基于计算机的算法,可以通过计算来执行该试验和错误过程。

但是,在这种情况下,在反复试验分析中,您可以考虑必须强制曲线在堆积墙之间的距离的几何极限内发生。因此它可以代表一个现实的条件。

建议对数螺旋用于所有被动土壤滞留问题。我认为这个假设适用于您的情况,但这是需要验证的东西。

Boussinesq弹性理论

Boussinesq理论可用于查看不发生变形的横向(和垂直)压力问题。在您的情况下,可能会发生变形,但是假设它不会产生比预期更高的应力/压力(理论上没有松弛),因此这是保守的结果。

Boussinesq理论中也有一个弹性半空间的假设。当你的系统是由静水压力的限制,它可以被视为表现为弹性半空间。但是将需要更多信息。

其他注意事项

钢板打桩设计手册》(1984)是一个很好的,全面的但过时的信息来源。蜂窝围堰和压力分析也包括在内,但是可以在scribd.com 此处查看副本。


在提供的照片中,毫无疑问,将有建筑交通沿着桩之间的区域行进。为此,我在以前的项目中专门使用了Boussinesq(经过修改),以确保结构可以承受这些载荷。这是要研究的另一个非常重要的问题-它需要分析特定设备,轨道模式和负载-本质上是设备制造商的数据。您的分析还应该与施工计划紧密协调,以包括将要使用的设备的数量和可能的配置。绝非易事。


建议分析示意图

在下图中,显示了建议的方法。当然,所有条件都不是已知的,例如,海床/河床的位置,板叠堆的固定元件之间的静水压力条件等。

布森涅克和对数螺旋的组合

可以使用轨道图案/足迹和相关荷载来模拟该部分顶部的施工荷载。Boussinesq理论用于计算在保持结构处的横向应力,如黄色和绿色应力包络所示,这些应力可以叠加以适应所需的任何表面载荷构型。

但是,对数螺旋分析是一个迭代过程,在该过程中,必须对O点处的曲线的原点进行扰动,以使曲线始终与A点成直角相交,并且在开挖基础上也与C点相交。这将在ABC中产生一系列土壤包络,这些包络达到最大值,如曲线和点A上方所示。

注意,这是一个弯曲的破坏面。被动条件的假设很难评估,但是在围堰的拐角处,箱形效应应具有足够的刚性。朝向盒子侧面的中心,这个假设需要进一步研究。

进行对数螺旋分析的传统方法是图形方式。即构造一个对数螺旋模板,以根据比例图进行缩放,并在点AC的约束下将其围绕图纸移动。计算每次试验的ABC面积,直到达到明确的最大值。但是,我们已经开发了一种算法,可以通过计算来执行此操作,因此不需要图形分析。

根据您的几何形状,可能不会遇到最大值,而是可能会受到D点的限制。在这种情况下,DBC定义的包络将是感兴趣的值。

这种分析最困难的方面之一是建立最坏情况的基本条件。在设备配置,水位波动和其他问题(例如潜在的脱水风险)方面,需要仔细考虑以确定哪些事件可能同时发生。可能建议基于风险的方法,比传统的安全方法要有更多的保证。


除了提供概述之外,如果您可以提供一个简单的示例来说明如何基于您提出的一种方法来计算土压力,这将很有用。您还能在“钢板桩设计手册”中为我指出有关计算双壁围堰内土压力的相关页面吗?谢谢。
2015年

@QuestionOverflow《美国钢铁手册》对于确定应用于板桩的更常用的侧向压力计算方法背后的原理很有用。如果特别关注土壤结构(变形)问题,我将其包括在内。使用建议的弹性方法会忽略土壤结构的相互作用,因此,由于没有松弛,因此预测的压力会更高-这本质上是保守的。
AsymLabs 2015年

@QuestionOverflow我不知道能确切解决此问题的特定代码或过程。之所以可以使用对数螺旋,是因为可以将破损包络视为一个现实的包络,因为两壁之间的沙子的破损面将受到几何形状的约束。Boussinesq可用于任何弹性材料,并且可以针对特定问题修改方程式/输入以适应与基础假设相关的问题。另一种技术可能是使用FEM对系统进行建模,但是预测的结果可能不会比所提出的方法更好,
AsymLabs 2015年
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.