挡土墙上土压力的计算范例.ppt

* 南京林业大学土木工程学院 赵志峰 挡土结构与基坑工程 第一部分 挡土结构的设计 挡土墙上土压力的计算 挡土墙上的土压力类型 土压力计算理论 特殊情况下的土压力计算 挡土墙变形与土压力的关系 挡土墙上土压力的计算 土 压 力 的 类 型 水不具有抗剪强度，所以水无法 在重力作用下保持一定的形状而 维持稳定。水对容器侧壁有水压 力，而且各个方向水压相等。 土具有抗剪强度，堆积起的土坡 虽然会发生滑动，但可以在一定 位置保持平衡。由于土具有抗剪 强度，所以土在各个方向上的压 力不相等。 挡土结构与基坑工程 挡土墙上土压力的计算 土 压 力 的 类 型 挡土墙后的土压力同墙后土体的变形情况有关。 挡土墙在墙后土压力作用下发生 向外的移动，墙后土体达到平衡 挡土墙压迫墙后土压力发生向内 的移动，墙后土体达到平衡 哪种情况下墙后土体更密实，挡土墙上的土压力更大？ 挡土结构与基坑工程 挡土墙上土压力的计算 挡土结构与基坑工程 土 压 力 的 类 型 1.主动土压力（Ea） 2.被动土压力（Ep） 3.静止土压力（Eo） 挡土墙在土压力作 用下保持原位，则 墙后土体处于弹性 平衡状态，此时墙 背上的土压力叫静 止土压力 Eo 当墙在土压力作用下 向前移动或转动时， 达到一定位移量时， 墙后土体达到极限平 衡状态，此时的土压 力叫主动土压力 Ea 滑裂面 挡土墙在外力作用 下向后移动，压缩 填土达到极限平衡 状态，此时作用于 墙背的土压力为被 动土压力 Ep 滑裂面 挡土结构与基坑工程 土 压 力 的 类 型 三种土压力之间的关系 + 挡土墙上土压力的计算 E o △ a △ p Ea - △ Eo Ep 主动土压力状态是指土体在 水平方向卸荷直至破坏的状 态。被动土压力状态是土体 在水平方向上受到压缩直至 破坏的状态。在这两种极端 状态中间，存在着应力状态 没有改变的静止土压力状态。 z h/3 h 静 止 土 压 力 的 计 算 挡土墙上土压力的计算 挡墙静止不动时，作用在挡土结构背面的静止土压力可视 为天然土层自重应力的水平分量 K0γh γz 1 2 γh 2 K o Eo = K0γz 静止土压力系 数 静止土压力强度 σ o = K o γ z 静止土压力系数 测定方法： 1.通过侧限条件下 的试验测定 2.采用经验公式K0 = 1-sinφ’ 计算 3.按相关表格提供 的经验值确定 静止土压力分布 土压力作用点 三角形分布 作用点距墙底h/3 挡土结构与基坑工程 挡土墙上土压力的计算 郎 肯 土 压 力 的 计 算 英国科学家 土力学 热力学 William John Maquorn Rankine (1820 - 1872) 挡土结构与基坑工程 挡土墙上土压力的计算 郎 肯 土 压 力 的 计 算 滑动面 σ 3 σ1 = γ z 450 + ? / 2 朗肯土压力理论的假设： 1.挡土墙背面竖直 2.墙背光滑 3.墙后填土面水平 挡土结构与基坑工程 肯 土 压 力 的 计 算 单元体在水平截面上的法向应力σz不变，而竖直截面上的法向应 力σx却逐渐减小，直至满足极限平衡条件（称为主动朗肯状态） τ 0 τ f = c + σtg? 静止状态 σa K0γ z σz 主动郎肯状态 主动朗肯状态时的莫尔圆 挡土结构与基坑工程 挡土墙上土压力的计算 主动土压力的计算 郎 土体处于 弹性平衡 状态 主动极 限平衡 状态 水平方向 卸荷 σ z h 郎 肯 土 压 力 的 计 算 45 o＋ ?/2 挡土墙上土压力的计算 挡土墙在土压力作用下，产生 离开土体的位移，竖向应力保 持不变，水平应力逐渐减小， γz(σ 1 ) 位移增大到a ，墙后土体处于 朗肯主动状态时，墙后土体出 σ a (σ 3) 现一组滑裂面，它与大主应力 面夹角45o＋?/2，水平应力降 低到最低极限值 朗肯主动土压力强度 2 ? o ? ? ? o ? ? ? 2 ? ? 2 ? 朗肯主动土压 力系数 挡土结构与基坑工程 土 压 力 的 计 Ea H 1 2 K