【土力学系列】第7章 土压力计算.ppt

挡土墙后填土中有地下水存在: 水土分算： 对砂性土或粉土，按水土分算 先分别计算土压力和水压力，然后叠加 采用有效重度? ?计算土压力 水土合算： 对于粘性土，按水土分算或水土合算进行 地下水位以下用饱和重度?sat。 * 例题7-4 挡土墙高度H=10m，填土为砂土，墙后有地下水位。计算: 主动土压力及水压力的分布及其合力。 [解] 主动土压力系数 * 各点主动土压力: a点： pal=?1zKa=0 b点： pa2=?1h1Ka=18?6?0.333=36 kPa c点： pa3=(?1h1+? ? h2)Ka =(18?6+9?4) ?0.333=48 kPa 合力: Ea=0.5?36?6+36?4+0.5?(48-36)?4=108+144+24=276kN/m * 作用点距墙底距离: c点水压力: pw=?wh2=9.81?4= 39.2kPa 水压力合力: Pw=39.2?4/2=78.4kN/m 作用点： h2/3=4/3 =1.33m处。 * 7.4 库仑土压力理论 * 7.4.1基本原理和假定 挡土墙背离土体移动或推向土体,达到极限平衡状态 假定滑动土楔ABC是刚体 最早假定为砂性土 分析土楔ABC的静力平衡条件 主动状态 被动状态 * 7.4.2 库仑主动土压力计算 考虑滑动土楔ABC的静力平衡： (a) 土楔ABC的重力G： 若?值已知，则大小、方向及作用点位置均已知。 * (c) 挡土墙对土楔的作用力Q ： 作用方向已知，大小未知。 (b) 土体作用在滑动面BC上的反力R： 作用方向已知，大小未知。 T1和N1的合力 T2和N2的合力 内摩擦角 外摩擦角 * 根据滑动土楔ABC静力平衡，由正弦定律得 式中： * * 当?=?/2+?时，G=0，故而Q=0 于是： 可见：Q随?变化而变化。 分析： * 当?= ? 时，则Q=0 “极大值Qmax即为所求的主动土压力Ea” 当?在(?/2+?) 和?之间变化，Q存在一个极大值。 * 解得?值，并代入Q表达式得 为求得Qmax值，对?求导，令 当?=0时（简单情形），Ka值可由表7-2查得。 * 将Ea对z 求导数得： 土压力沿墙高为线性分布。 * 7.4.3 库仑被动土压力计算 (a) 土楔ABC的重力G 大小、方向及作用点位置均已知 (c) 挡土墙对土楔的作用力Q 作用方向已知，大小未知 (b) 土体作用在滑动面BC上的反力R 作用方向已知，大小未知 * 根据滑动土体的静力平衡条件得 Q值随滑动面倾角?变化 最危险滑动面上的抵抗力是其中的最小值（被动土压力） * 为了求得Qmin，令 解得?值，并代入Q表达式得 * 将EP对z 求导数可得 被动土压力沿墙高为线性分布。 * 均属于极限状态理论。 7.6 关于土压力计算的一些讨论 假设墙背直立、光滑； 墙后填土水平； 应用范围受到限制。 朗肯理论： 从土中一点极限平衡应力状态出发。 * 考虑了墙背与土体之间的摩擦力； 可用于墙背倾斜、填土面倾斜的复杂情况。 库仑理论： 从滑动土楔的整体静力平衡条件出发。 * 7.6 其它结构物上的土压力 上埋式管道 沟埋式管道 Z 盾构法施工地下工程 * 上海苏州河整治的顶管施工 与土压力有关的工程问题： * 北京地铁大北窑站施工 * 盾构法的施工 * 日本东京湾跨海隧道 * 7-1 7-2 7-3 7-4 作业： * 第7章 土压力计算 7.1 概 述 土压力： 挡土结构物承受与土体接触界面土的侧向压力作用。 主要荷载： 土体自身重量引起的侧向压力 水压力 影响区范围内的构筑物荷载 施工荷载 * 挡土结构物分类： 刚性挡土墙 柔性挡土墙 本章重点讨论刚性档土墙的古典土压力理论。 下面给出几个典型的实例 * 刚性挡土结构物 公路挡土墙 码头挡土墙 地下室外墙 拱桥桥台 * 重力式挡土墙类型 L T 重力式 悬臂式 扶壁式 * 给出几个柔性挡土结构物的例子： 内支撑基坑 加筋挡土墙 板桩墙与土层锚杆 * 加筋