土力学课件作者张春梅第7章节土压力与挡土结构.ppt

第7章 土压力及挡土结构 7.1 概述 7.2 静止土压力 7.3 朗肯土压力理论 7.4 库仑土压力理论 7.5 挡土墙设计 7.6 加筋土挡墙简介 7.1 概述 7.1.2 作用在挡土墙上的土压力 土压力的概念：土压力通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力 土压力类型： 7.1.2 作用在挡土墙上的土压力 1.静止土压力 挡土墙在压力作用下不发生任何变形和位移，墙后填土处于弹性平衡状态时，作用在挡土墙背的土压力 7.1.2 作用在挡土墙上的土压力 2.主动土压力 在土压力作用下，挡土墙离开土体向前位移至一定数值，墙后土体达到主动极限平衡状态时，作用在墙背的土压力 7.1.2 作用在挡土墙上的土压力 3.被动土压力 在外力作用下，挡土墙推挤土体向后位移至一定数值，墙后土体达到被动极限平衡状态时，作用在墙上的土压力 7.1.2 作用在挡土墙上的土压力 4.三种土压力之间的关系 对同一挡土墙，在填土的物理力学性质相同的条件下有以下规律： 7.2静止土压力 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. 7.3 朗肯土压力理论 7.3.1基本假定与基本原理 1.朗肯理论的基本假定条件： （1）挡土墙本身是刚性的 （2）墙后填土表面水平 （3）挡墙背面垂直光滑 7.3.1基本假定与基本原理 2.基本原理 7.3.2主动土压力的计算 7.3.2主动土压力的计算 7.3.2主动土压力的计算 7.3.3被动土压力的计算 7.3.3被动土压力的计算 7.3.3被动土压力的计算 【例题1】 有一挡土墙，高6米，墙背直立、光滑，墙后填土面水平。填土为粘性土，其重度、内摩擦角、粘聚力如下图所示 ，求主动土压力及其作用点，并绘出主动土压力分布图 解： 7.3.4特殊情况下土压力计算 7.3.4特殊情况下土压力计算 7.3.4特殊情况下土压力计算 7.3.4特殊情况下土压力计算 【例题3】挡土墙高5m，墙背直立、光滑，墙后填土面水平，共分两层。各层的物理力学性质指标如图所示，试求主动土压力Ea，并绘出土压力分布图 7.3.4特殊情况下土压力计算 解: 7.4 库仑土压力理论 7.4.1库仑土压力理论假设及原理 1.基本假设是： ①墙后填土是理想的散粒体 ②挡土墙是刚性的，墙背倾斜 ③墙面粗糙，墙背与土体之间存在摩擦力 ④滑动土楔为一刚塑性体 7.4.1库仑土压力理论假设及原理 2.基本原理： 库仑研究了回填砂土挡土墙的主动土压力，把处于主动土压力状态下的挡土墙离开土体的位移，看成是一块楔形土体（土楔）沿墙背和土体中某一平面（滑动面）同时发生向下滑动。 按照受力条件的不同，可以求出总的库仑主动土压力和被动土压力。这一方法又称为滑动土楔平衡法。但必须指出的是，应用库仑土压力理论计算时，通常要试算不同的滑动面，只有最危险的滑动面对应的土压力才是土楔作用于墙背上的主动土压力或被动土压力。 7.4.2主动土压力的计算 由土楔体的静力平衡条件得： 7.4.2主动土压力的计算 7.4.2主动土压力的计算 7.4.3被动土压力的计算 7.4.3被动土压力的计算 7.4.3被动土压力的计算 7.4.4朗肯理论与库伦理论的比较 1.相同点：朗肯与库仑土压力理论均属于极限状态，计算出的土压力都是墙后土体处于极限平衡状态下的主动与被动土压力Ea和Ep。 2.不同点： （1）.朗肯土压力理论： 1）依据：半空间的应力状态和土的极限平衡条件 2）概念明确、计算简单、使用方便 3）理论假设条件 4）理论公式直接适用于粘性土和无粘性土 5）由于忽略了墙背与填土之间的摩擦，主动土压 力偏大，被动土压力偏小。 7.4.4朗肯理论与库伦理论的比较 2.库伦土压力理论： （1）依据：墙后土体极限平衡状态、楔体的静力平 衡条件 （2）理论假设条件 （3）理论公式仅直接适用于无粘性土 （4）考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背 倾斜，填土面倾斜的情况。但库伦理论假设破 裂面是一平面，与按滑动面为曲面的计算结果 有出入。 7.5 挡土墙设计 7.5.1 挡土墙类型 7.5.2挡土墙计算 7.5.2挡土墙计算 7.6 加筋土挡墙简介 破坏土楔ABC视为刚体，不考虑滑动 楔体内部的应力和变形条件。 7.4.2主动土压力的计算 作用于土楔上的力：