【正文】 真正的滑裂面,其傾角為。墻背光滑,即取值為0。郎肯理論的假設(shè)條件為:1　 墻后土體表面水平,屬于半無(wú)限體；2　 擋土墻墻背豎直、表面光滑平整；3　 擋土墻為剛性體； 郎肯理論的被動(dòng)土壓力計(jì)算公式為： （） ，其中分別為無(wú)粘性土和粘性土的結(jié)果: 庫(kù)侖土壓力理論法國(guó)學(xué)者庫(kù)倫采用靜力平衡條件,在擋土墻后滑動(dòng)楔體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí),解出墻背后作用在土壓力,提出了著名的庫(kù)倫土壓力理論。如填料性質(zhì)、橋臺(tái)型式和位移方向、填土表面的荷載情況、地下水情況都會(huì)影響土壓力的大小。 研究?jī)?nèi)容和技術(shù)方案本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題為地震作用下橋臺(tái)臺(tái)后填土被動(dòng)土壓力位移曲線研究，首先熟練掌握經(jīng)典被動(dòng)土壓力公式，理解其具體含義和運(yùn)用的條件，然后再掌握有限元法的過(guò)程，最后要有自己的試驗(yàn)方法，給出橋臺(tái)臺(tái)后被動(dòng)土壓力位移曲線模式，根據(jù)老師給的實(shí)橋圖樣，自己擬定合適的部分未知參數(shù)，得出實(shí)橋橋臺(tái)臺(tái)后填土被動(dòng)土壓力位移曲線，對(duì)曲線進(jìn)行對(duì)比研究與分析，得出結(jié)論和成果。培養(yǎng)綜合利用理論知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的基本技能，提高分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為畢業(yè)后盡快適應(yīng)實(shí)際工作奠定基礎(chǔ)。熟悉橋臺(tái)臺(tái)后填土被動(dòng)土壓力計(jì)算方法，具體包括庫(kù)侖土壓力計(jì)算方法、郎肯土壓力計(jì)算方法、胡曉軍和譚曉慧改進(jìn)的庫(kù)侖被動(dòng)土壓力計(jì)算方法、對(duì)數(shù)螺旋線條分方法等四種方法。在他們當(dāng)中找到各自的優(yōu)點(diǎn)是十分有必要的，也很有指導(dǎo)意義。橋臺(tái)的破壞也使得后期的修復(fù)工程異常浩大，造成十分慘重的經(jīng)濟(jì)損失，正是基于此，故而有必要而且十分緊迫的需要對(duì)地震作用下橋臺(tái)臺(tái)后填土被動(dòng)土壓力位移之間的關(guān)系展開(kāi)研究。第1章 緒 論 研究的必要性 進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，世界各地地震頻發(fā)，而我國(guó)地處環(huán)太平地震帶和地中海－喜馬拉雅地震帶這兩個(gè)世界最活躍的地震帶上，是世界上遭受震害最嚴(yán)重的國(guó)家。Calculation method。 (2)Learning and summarizing various kinds of earth pressure displacement curve mode home and abroad,and to understand the influence of each curve mode。國(guó)內(nèi)外關(guān)于橋臺(tái)臺(tái)后填土的理論研究方法有很多。但是由于臺(tái)土相互作用的復(fù)雜性，在臺(tái)后填土的分析方法和研究著重點(diǎn)上還有許多目前尚未解決和完善的問(wèn)題。(3)Focusing on mastering classical earth pressure calculation method, Hu Xiaojun and Tan Xiaohui improved Coulomb passive earth pressure calculation method ,LSH method of the four methods of calculation method and Duncan hyperbolic method, HFD method, LSH methods displacement relationship determine the method and applied them to the real bridge。calculation displacement curve mode。2008 年的“ 汶川地震”，2011 年的“東日本大地震”，兩次地震給事發(fā)國(guó)家和地區(qū)都帶來(lái)了巨大的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。在地震作用下邊跨主梁碰撞橋臺(tái)臺(tái)背，導(dǎo)致臺(tái)背后面形成被動(dòng)土壓力,對(duì)地震作用下橋臺(tái)臺(tái)后被動(dòng)土壓力位移曲線的研究，對(duì)揭示橋臺(tái)震害機(jī)理具有十分重要的意義，現(xiàn)如今，關(guān)于橋臺(tái)臺(tái)后填土的土壓力研究計(jì)算方法有很多，但由于臺(tái)土作用的復(fù)雜性，不同地區(qū)不同環(huán)境，橋臺(tái)臺(tái)后填土也不一樣，更何至于不同地區(qū)地震烈度也不一樣，任何單獨(dú)的一種方法是不可能解決所有的臺(tái)土之間的作用問(wèn)題的，但是每個(gè)方法都有各自的特點(diǎn)，自成一家，最經(jīng)典的當(dāng)屬庫(kù)侖土壓力和郎肯土壓力計(jì)算方法，將各種方法一起研究一個(gè)問(wèn)題，并加以對(duì)比，從中可以發(fā)現(xiàn)他們的異同之處，從而可以更清楚的認(rèn)識(shí)了解地震作用下橋臺(tái)臺(tái)后填土被動(dòng)土壓力位移的真實(shí)關(guān)系，在了解之后對(duì)揭示橋臺(tái)在地震作用下的震害機(jī)理很有意義，更有助于我們從源頭上解決問(wèn)題，在設(shè)計(jì)橋梁及選擇橋梁之后的填土上選擇合適的材料和合適的施工方法，十分具有指導(dǎo)意義。 研究的目的和意義 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)使自身的知識(shí)系統(tǒng)化，實(shí)踐化，在鍛煉調(diào)查研究，收集、查閱資料和閱讀文獻(xiàn)能力的同時(shí)，也可以培養(yǎng)獨(dú)立操作能力。了解熟悉寫(xiě)論文的基本步驟，學(xué)會(huì)確定分析實(shí)際橋梁橋臺(tái)臺(tái)后填土被動(dòng)土壓力位移曲線。提供橋臺(tái)臺(tái)后填土被動(dòng)土壓力分析實(shí)例，基于該模型自己合理擬定未知參數(shù)，運(yùn)用郎肯，庫(kù)倫和對(duì)庫(kù)侖被動(dòng)土壓力計(jì)算方法的改進(jìn)和對(duì)數(shù)螺旋線條分法等四種方法確定被動(dòng)土壓力，然后運(yùn)用Duncan雙曲線方法，HFD方法以及LSH方法三種模式，得到地震作用下橋臺(tái)臺(tái)后填土被動(dòng)土壓力位移曲線，通過(guò)對(duì)比多種不同的結(jié)果，觀察其中的同異之處，從而得出有利于實(shí)際的結(jié)論。由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容不是一個(gè)全新的研究任務(wù)，在之前已有無(wú)數(shù)關(guān)于此類(lèi)的研究，涉及到的計(jì)算方法有四種，尤其胡曉軍和譚曉慧對(duì)庫(kù)侖被動(dòng)土壓力計(jì)算方法的改進(jìn)和對(duì)數(shù)螺旋線條分法，計(jì)算強(qiáng)度比較大，公式復(fù)雜，需要足夠的耐心和細(xì)心，在此過(guò)程種為了便于修改，要將公式都表格化，這需要對(duì)計(jì)算機(jī)算法有一定的掌握，對(duì)郎肯，庫(kù)侖等經(jīng)典被動(dòng)土壓力公式有所了解，在對(duì)比的過(guò)程中，還要善于發(fā)現(xiàn)差異之處，這也是需要耐心和細(xì)心的活，Duncan雙曲線方法，HFD方法以及LSH方法等三種模式下，得出地震作用下橋臺(tái)臺(tái)后填土被動(dòng)土壓力位移曲線，在最后圖像的對(duì)比中，要有認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，善于發(fā)現(xiàn)，善于鉆研。由于這些因素的不同，橋臺(tái)所受到的土壓力會(huì)相差很多，由于問(wèn)題的復(fù)雜性，歷史上研究地震作用下橋臺(tái)臺(tái)后填土被動(dòng)土壓力的方法也有很多，每種方法均有各自的特點(diǎn)，便沒(méi)有唯一的計(jì)算方法能涵蓋所有的適用條件，對(duì)土力學(xué)的研究始于18世紀(jì)，有關(guān)土力學(xué)的第一個(gè)理論是1773年由庫(kù)侖（Coulomb）建立并由摩爾（Mohr）發(fā)展了的摩爾庫(kù)侖強(qiáng)度理論，為土壓力的求解奠定了基礎(chǔ)，1857年郎肯（Rankine）提出了建立在土體極性平衡條件分析基礎(chǔ)上的土壓力理論，之后的土壓力理論大多是基于此發(fā)展而來(lái)。庫(kù)倫土壓力理論由于其在墻背傾斜、粗糖及臺(tái)后土體不平行的條件下得出的,因此其更具普遍實(shí)用意義。墻后填土水平,即=0,則上兩式的結(jié)果可簡(jiǎn)化為郎肯土壓力公式。理論上可先利用,解出,再代入上式中得到Ep的解析式,但會(huì)相當(dāng)復(fù)雜,假定不同的滑裂面,即假定不同的，試算求得E的最小值即為被動(dòng)土壓力,同時(shí)獲得真正滑裂面的傾角。同時(shí)，試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在被動(dòng)土壓力狀態(tài)下，填土的破裂面為曲面而非郎肯和庫(kù)侖假設(shè)的平面，墻背與填土間的摩擦力越大曲面就越明顯，上述兩種理論的計(jì)算誤差也就越大，因此，Krey（1936）和Ohde（1938）分別提出了摩擦圓法和對(duì)數(shù)螺旋線法，特別是對(duì)數(shù)螺旋線法，經(jīng)太沙基推廣后廣受關(guān)注。Shields等（1973）認(rèn)為求對(duì)數(shù)螺旋線在B點(diǎn)的切線與水平線的夾角為，而是填土的內(nèi)摩擦角以及墻土之間的摩擦角的函數(shù)，并且可以根據(jù)墻底B點(diǎn)的填土的Mohr應(yīng)力圓，利用三角函數(shù)關(guān)系確定其取值，確定后即可以確定滑動(dòng)面的位置和方程，然后采用條分法計(jì)算被動(dòng)土壓力，這就是所謂的對(duì)數(shù)螺旋線條分法。 四種方法的算例為了更好的掌握上述四種計(jì)算方法，故而給出實(shí)橋算例，實(shí)橋模型如下圖：該實(shí)橋模型可以簡(jiǎn)化為：某擋土墻高，墻后填土為砂性土，密度，填土表面不作用荷載郎肯理論的假設(shè)條件為:1　 墻后土體表面水平,屬于半無(wú)限體；2　 擋土墻墻背豎直、表面光滑平整；3　 擋土墻為剛性體； 郎肯理論的被動(dòng)土壓力計(jì)算公式為： 其中被動(dòng)土壓力系數(shù) 由于填土為砂性土故有則3m出深度的被動(dòng)土壓力強(qiáng)度大小為，并可求的其合力為：合力作用點(diǎn)距離下端為為： 庫(kù)侖土壓力理論計(jì)算被動(dòng)土壓力庫(kù)侖理論的適用條件為:1　 墻是剛性的，填土為砂土；2　 滑動(dòng)面為通過(guò)墻踵的平面；3　 滑動(dòng)土楔處于極限平衡狀態(tài)，并視其為剛體；庫(kù)倫理論只有無(wú)粘性土的計(jì)算公式,給出了總的臺(tái)后土壓力合力值的計(jì)算法。接下來(lái),首先便是介紹幾種常用的確定墻土體系力位移關(guān)系的幾種常用方法，然后結(jié)合第二章的四種方法算得的四個(gè)被動(dòng)土壓力結(jié)果，繪出各個(gè)被動(dòng)土壓力在不同土壓力位移模式下的圖形。在均布力q作用下，可以求解ABCD四點(diǎn)的平均位移，于是該矩形板土體系的剛度也即為： () FHD方法Shamsabadi（2007），該雙曲線方法被Shamsabadi（2007）稱(chēng)為HFD（Hyperbolic ForceDisplacement）方法。（）可得： HFD模型的參數(shù)填土類(lèi)型Fult/(Kips)K(K/in/ft)ymax/HHeight Factor非粘性土50 粘性土25 Note：根據(jù)美國(guó)ASTM D1557規(guī)范，壓實(shí)率至少達(dá)到95%橋臺(tái)背墻高H= 砂土： ()粘土: ()式中： P為擋土墻寬上的被動(dòng)土壓力，單位為kips/ft； Y為墻體的位移，單位為inches； LSH方法 Shamsabadi（2007）采用雙曲線表達(dá)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系作為填土的本構(gòu)材料，并假設(shè)填土的破裂滑裂面為對(duì)數(shù)螺旋線和直線的組合。當(dāng)墻體位移為Δ1時(shí)，在填土內(nèi)產(chǎn)生滑裂面1，滑裂面的產(chǎn)生表明該面上土體的剪應(yīng)力達(dá)到了其抗剪強(qiáng)度，1滑裂面對(duì)應(yīng)的抗剪強(qiáng)度為和；當(dāng)擋體位移為Δ2時(shí)，在填土內(nèi)產(chǎn)生滑裂面2,2滑裂面對(duì)應(yīng)的抗剪強(qiáng)度為和；當(dāng)墻體位移為Δult時(shí)，才產(chǎn)生最終的滑裂面ult，ult滑裂面對(duì)應(yīng)的抗剪強(qiáng)度和。參數(shù)可以根據(jù)Norris（