05荷载与结构设计方法.ppt

图 5.20(a)是太沙基和派克根据开挖支撑实测和模型试验结果给出的支撑上的土压力分布包络线。对于砂土，如图5.20(b)中的土压力为均匀分布，压强为0.65? HKa。对于? H/c?大于6的粘性土，如图5.20(c)所示，在接近极限平衡时土压力的最大值为(? H 4mc ?)，m通常为1。但是在软粘土中深开挖时，坑底的软土可流入坑内，m值要小得多，建议用0.4。对于 ? H/c ?小于4的粘性土，如图 5.20(d)所示，土压力的最大值为(0.2～0.4) ? H。对于 ? H/c?在4～6之间的情况，可取图5.20(c)和图5.20(d)之间的数值。 土的侧压力  (a)开挖支撑 (b)砂土 (c)大于6的粘性土 (d)小于4的粘性土 图5.20 各种土中支撑上土压力分布的包络线 六、涵洞上的土压力 涵洞及其他地下管道上的土压力，因埋设方式不同而采用不同的计算方法。埋设方式有沟埋式和上埋式两种，如图5.21所示。 1. 沟埋式涵洞上的土压力 沟埋式是在天然地基或老填土中挖沟，将涵洞放在沟底，在其上填土。设开挖一条宽度为2B的沟，如图5.22所示，填土表面有均布荷载。由于填土压缩下沉与沟壁发生摩擦，一部分填土和荷载的重力将传至两侧的沟壁上，使填土及荷载的重量减轻，这种现象称为填土中的拱作用。 图5.21 涵管埋设的方法 图5.22 埋设式涵洞上的土压力 土的侧压力 涵洞顶上的竖向压力为： (5-30) 作用在涵洞顶上的总压力为： (5-31) 但填土经过长时间的压缩后，沟壁摩擦作用将消失，涵顶上所受到的由土重力引起的总压力将增大为： (5-32) 作用在涵洞测壁的水平方向压力与竖直方向压力成正比，为： (5-33) 式中 ， K——土压力系数，一般采用静止土压力系数； ——沟中填土的容重； c，? ——填土与沟壁之间的粘聚力和内摩擦角。 土的侧压力 2. 上埋式涵洞上的土压力 将涵洞放在天然地基上再填土，由于涵洞顶上的填土与两侧土之间的沉降不同，对涵洞上的填土受到向下的剪切力，因此，作用在涵洞上的土压力为土重与该剪切力之和。计算公式为： (5-34) 作用在涵洞顶上的总压力为： (5-35) 作用在涵洞壁的水平方向压力与竖直方向压力成正比，为： (5-36) 土的侧压力 图5.23 上埋式涵洞上的土压力 式(5-34)和式(5-36)适用于涵洞顶上填土厚度小的情况。若填土厚度较大，在上层某一深度内涵洞顶上的填土与周围的填土相对沉降很小(可以忽略不计)，该深度处成为等沉降面。在等沉降面以下的填土才有相对沉降，发生剪切力。设发生相对沉降的土层厚度为H，如图5.23所示，则作用在涵洞上的竖直方向压力与水平方向压力分别为： (5-37) (5-38) 可按下式计算： (5-39) 式中，?γsd——实验系数，称为沉降比，一般的土取0.75，压缩性大的土取0.5； ? ? ——突出比，等于放涵洞的地面至洞顶的距离 除以涵洞的外径D； 其余符号同前。 土的侧压力 【例5.3】 已知某挡土墙高H=6m，墙背竖直光滑，填土面水平且有均布荷载q=10kN/m2，墙后填土重度γ=1.8kN/m3，内摩擦角φ=30°，粘聚力 c=0，试求挡土墙的主动土压力 Ea，并绘出土压力分布图。 解：(1) 当量土层厚度计算。 将地面均布荷载换算成填土的当量土层厚度 h=10/18=0.556m。 (2) 土压力强度计算。 填土面处的土压力强度 墙底处的土压力强度 =(10+18×6) tan2(45°-30°/2 )=39.33kPa (3) 主动土压力计算。 总主动土压力 Ea= =(3.33+39.33) =127.98kN (4) 土压力作用点位置。 土压力作用点位置 土压力分布如图5.24所示。 土的侧压力 【例5.4】 已知某挡土墙高H=6m，墙背竖直光滑，填土面水