建筑基坑支护02水平荷载与水平抗力标准值熊智彪主编.ppt

第2章 水平荷载与水平抗力标准值 2.1 概述 2.2 土压力理论及计算公式 2.3 土压力的分布 2.4 地面荷载 2.5 水平荷载与水平抗力标准值 【例题1 】 【例题2】 Coulomb在1776年研究了墙后回填砂土，挡土墙的主动土压力。把主动情况墙向前移所产生的极限平衡状态，看成是由墙背和土体中某一平面组成的楔形体同时向下滑动。 基本假设 土楔与墙背和土中滑动面之间都有摩擦力。根据土楔体外力平衡条件，求出墙支撑楔形体反力，从而求解土压力。 基本假定： 1.填土为无粘性土 c=0 2.滑动面为平面 3.滑动土体为刚体（不考虑楔形体本身的压缩变形） 库仑主动土压力 库仑主动土压力 库仑主动土压力 库仑主动土压力 库仑主动土压力 当墙背直立(α=0)光滑(δ=0)填土面水平(β=0)时: 库仑主动土压力分布(沿墙高) 库仑主动土压力分布(沿墙背) 库仑被动土压力 库仑被动土压力 库仑被动土压力分布(沿墙高) 如果墙后填土有几层不同种类的水平土层组成，则第一层的土压力仍按均质计算；第二层的土压力，可将第一层的土层作为均布载荷作用在第二层的顶面，并按第二层的指标计算土压力；多层时，以此类推。 主动土压力的库尔曼图解法 图解法是数解法的一种辅助手段，有时比数解法还要简便，现介绍一种常用的图解法－库尔曼图解法。 α α 库仑主动土压力 kp Kp=f（φ、δ、α、β） α-δ H/3 水平线 法线 库仑被动土压力 总结 库伦土压力计算公式 库仑主动土压力强度 库仑被动土压力强度 土体表面有均布荷载 距支护一定距离的均布荷载或集中荷载 分层土 特殊情况 不同土层的土压力计算 由图解法求得 墙高的1/3，或按土楔形心确定 主动时:与水平面呈α+β 被动时:与水平面呈α-β 1.墙背可为一定倾角α=0，α≠0 2.墙背不一定光滑δ=0 ，δ≠0 1.砂土c=0 2.填土面可为任意形状 1.从刚体静力平衡条件推导 2.滑面上达到极限平衡状态 库仑理论 主动时: αcr=450+φ/2 被动时: αcr=450-φ/2 据土压力分布图形确定 垂直指向墙背（水平） 1.墙背直立α=0 2.墙背光滑δ=0 1.砂土和粘性土c=0， c≠0 2.填土面水平β=0 1.从一点的极限平衡状态推导 2.滑体内各点均达到极限平衡条件 郎肯理论 滑动面 作用点 方向 基本计算公式 挡墙条件 填土条件 分析方法 两种理论的比较 1、朗肯与库伦土压力理论均属于极限状态土压力理论。用这两种理论计算出的土压力都是墙后土体处于极限乎衡状态下的主动与被动土压力。 2、两种分析方法上存在的较大差别，主要表现在研究的出发点和途径的不同。朗肯理论是从研究土中一点的极限平衡应力状态出发，首先求出的是作用在土中竖直面上的土压力强度?a或?p及其分布形式，然后再计算出作用在墙背上的总土压力Ea和Ep，因而朗肯理论属于极限应力法。库伦理论则是根据墙背和滑裂面之间的土楔，整体处于极限平衡状态，用静力平衡条件，先求出作用在墙背上的总土压力Ea或Ep，需要时再算出土压力强度?a或?p及其分布形式，因而库伦理论属于滑动楔体法。 3、上述两种研究途径中，朗肯理论在理论上比较严密，但只能得到理想简单边界条件下的解答，在应用上受到限制。库伦理论显然是一种简化理论，但由于其能适用于较为复杂的各种实际边界条件，且在一定范围内能得出比较满意的结果，因而应用广泛。 两种理论的比较 2.3 土压力的分布 设计荷载 土压力 水压力 一般 地面 超载 影响区 内建筑 （构筑） 物荷载 施工 荷载、 邻近施 工影响 其他 基坑工程的设计荷载 土压力的计算模式主要有两大类： 1、以朗肯、库仑土压力公式为基础计算得到的土压力 应考虑地基土强度参数的取值，还应考虑地面荷载、地面的形状 2、以实测值为基础的土压力分布模型 注意：基坑开挖深度以下的土压力分布理论和实践上确定都非常困难，目前争论非常大。 2.3 土压力的分布 2.3 土压力的分布 基坑支护桩与挡土墙土压力计算的差异 1、挡土墙是先筑墙后填土，基坑支护是先作支护桩墙后开挖，由静止土压力逐步过渡到主动、被动土压力 2、挡土墙是刚填的土，其粘聚力小，强度较低，而基坑开挖的土是杂填土，它们是经过多少年自然压实的土 3、库仑、朗肯土压力理论是在平面问题上建立的，但深基坑开挖是一个空间问题。基坑和挡土墙的边界条件不一样，支护墙不但与深度有关，还与宽度有关 4、朗肯理论假定墙与土无摩擦力，实际上是存在的，在基坑支护计算中应该体现出来 朗肯、库仑理论土压力的分布为三角形，朗肯主、被动土压力与实测的土压力的对比如下图所示 H 静止土压力 朗肯主动土压力