第5节 土压力.ppt

第五节土压力1.概述 挡土墙的用途：为防止土坡发生滑动和坍塌，需用各种类型的挡土结构物加以支挡。挡土墙是 最常见的支挡结构物。用于工民建、水利水电工程、铁路、公路、桥梁、港口、航道等。 挡土墙的类型： 按挡土墙结构类型分为：重力式、悬臂式、扶臂式、锚杆式、加筋土挡土墙； 按建筑材料分类：砖砌、块石、素混、钢混 2 挡土墙上的土压力 2.1 土压力试验 挡土墙的模型试验，可以量测挡土墙不同位移方向，产生3中不同的土压力。板侧安装压力盒，考察： 板静止不动；板向离开填土的临空方向移动或转动；把板向填土方向推，压力盒测得的土压力 2.2 土压力种类 a. 静止土压力E0 墙静止不动，土对墙的压力； b. 主动土压力Ea 挡土墙离开土体，土体主动推墙，至土体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力； c. 被动土压力Ep 挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力； 2.3 影响土压力的因素： 挡土墙上土压力的大小及其分布规律受到墙体可能移动的方向、填土的种类、填土的形式、墙的截面刚度和地基的变形等一系列因素的影响； 挡土墙的位移：其方向,大小是影响土压力大小的主要因素 挡土墙的形状：墙背情况，涉及采用的计算理论 填土的性质：填土的密实程度、填土表面形态 挡土墙的建筑材料：主要决定墙的表面是否光滑 2.4 静止土压力计算 计算公式： K0 (土侧压力系数或静止土压力系数)取值: 半经验公式: 经验值K0 ：砂土0.34-0.45；粘性土0.5-0.7 静止土压力分布：呈三角形分布， 墙顶z=0，压力为0；墙底部z=H， 静止土压力合力： 合力作用点：静止土压力三角形分布图重心，即下H/3处 3.朗肯土压力理论 Rankine于1857年研究了半无限土体在自重作用下，处于极限平衡状态的应力条件，推倒出土压力计算公式，即朗肯土压力理论。 3.1土体主动和被动朗肯状态 半无限土体在自重作用下，离地表z处取一单位微体M，其应力状态： a，主动朗肯状态 土体水平向伸展， 逐渐减小至 ， 为大主应力，大主应力面为水平面，极限平衡时破坏面与大主应力面夹角 b，被动朗肯状态 土体水平向压缩 逐渐增大至 ， 为大主应力，大主应力面为竖直平面。 将上述理论应用于挡土墙，首先使墙后土体应力状态符合半空间的应力状态，即假设墙后土体表面水平；墙背直立；墙背光滑。 3.2 主动土压力 极限平衡状态条件； 粘性土： 无粘性土： 利用 为大主应力 ， 为小主应力有： 粘性土： 无粘性土：Ka--主动土压力系数， 主动土压力分布、总土压力及其作用点： 无粘性土：三角形分布，作用点离墙底H/3处 粘性土主动土压力包括：土自重引起的土压力 ，和由粘聚力c引起的负侧压力 。实际粘聚力不会产生负侧压力 ，则主动土压力为： z0为主动土压力为零处距填土面的深度，常称为受拉区高度： 代入上式有： 3.3被动土压力 利用 为小主应力 大主应力 有： 粘性土：Kp--被动土压力系数， 无粘性土： 被动土压力分布、总土压力及其作用点： 无粘性土：三角形分布，作用点离墙底H/3处 粘性土被动土压力包括： 土自重引起的土压力 ，和由粘聚力c引起的侧压力 。 粘性土的被动土压力强度呈梯形分布，被动土压力通过梯形压力分布图的形心。 3.4 几种情况下的土压力计算 3.4.1 填土面有均布荷载 a）连续均布荷载q 方法：将均布荷载换算成当量的土重，当量的土层厚度（虚构） ; 由均布荷载q换算成虚构填土高h,产生的土压力按墙高为h+H计算。 b）填土面和墙背倾斜 当量土层的厚度仍为 ，由于填土面和墙背倾斜，假想的墙高应为h’+H，其中 然后同样按假想的直立墙背无荷载情况计算 c）均布荷载从墙背后某一距离开始 自均布荷载起点作两条辅助线，与水平夹角 3.4.2 填土成层 计算土压力时，第一层按均质土计算，第二层时，第一层土按重度换算成与第二层土相同的当量土层，厚度为 ,以 为墙高，按第二层的参数进行均质土计算，算至第二层底面；第三层，则需要再按