第六章 土压力计算(完成).ppt

§6.1 概述 什么是挡土结构物(Retaining structure) 什么是土压力(Earth pressure) 影响土压力的因素 挡土结构物类型对土压力分布的影响 在港口、水利、路桥及房屋建筑等工程中，挡土结构物（挡土墙）是一种常见的建筑物。 挡土墙（retaining wall）：用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌，以保持土体稳定性，或使部分侧向荷载传递分散到填土上的一种构筑物。 土压力（earth pressure） ：土体作用在挡土墙上的压力。土压力的计算是挡土墙设计的重要依据。 1 重力式挡土墙 2 悬臂式挡土墙 3 扶臂式挡土墙 4 锚定板挡土墙 5 锚杆挡土墙 5 锚杆挡土墙 6 加筋土挡土墙 7 土钉墙 无法打锚杆，相邻建筑物的基础较深,地下管线 二 土压力的影响因素 土的性质 挡土墙的移动方向 挡土墙和土的相对位移量 土体与墙之间的摩擦 挡土墙类型 本章要讨论的中心问题 刚性挡土墙上的土压力性质及土压力计算，包括土压力的大小、方向、分布及合力作用点。 在影响土压力的诸多因素中,墙体位移条件是最主要的因素。墙体位移的方向和相对位移量决定着所产生的土压力的性质和土压力的大小。 墙体位移对土压力的影响 １．挡土墙所受土压力的类型，首先取决于墙体是否发生位移以及位移的方向。其中有三种特定情况下的土压力，即静止土压力、主动土压力和被动土压力。 ２．挡土墙所受土压力的大小并不是一个常数，而是随位移量的变化而变化。 挡土墙静止不动，墙后土体不产生位移和变形，处于弹性平衡状态，此时作用在挡土墙上的土压力。 如果挡土墙直接浇筑在岩基上，且墙的刚度很大，墙体产生的位移很小，不足以使填土产生主动破坏，此时可近似按静止土压力计算。此外，对于地下结构的侧墙，若刚度大，墙顶又无法位移，也可认为墙上作用的是静止土压力。 挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态，此时土体作用在墙上的土压力。 如果挡土墙在墙后填土自重等作用下产生离开填土方向的位移，并且使墙后填土达到了极限平衡状态，可按主动土压力计算。实验研究表明，挡土墙的位移达到墙高的0.1％—0.3%，填土就可能发生主动破坏，而这是一般的挡土墙都容易达到的。因此，通常情况下挡土墙的土压力可按主动土压力计算。 当挡土墙向土体方向转动或偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在挡土墙上的土压力。 如果挡土墙在外力作用下产生向着填土方向挤压的位移，并且使墙后填土达到了极限平衡状态，可按被动土压力计算。但实验表明，欲使填土发生被动破坏，挡土墙位移量需达到墙高的2%—5%，而这在工程中是不允许的，所以在验算挡土墙的稳定性时，并不采用被动土压力的全部，通常取其30%。 小结 挡土墙 土压力 土压力性质 影响因素 静止土压力计算 如何计算主动和被动土压力？ 朗肯土压力理论基本条件和假定 条件 墙背光滑 墙背垂直 填土表面水平 假设 墙后各点均处于极限平衡状态 小结 基本条件和假定 极限应力分析 破坏形式 主动和被动 砂土和黏性土 §6.3 库仑土压力理论 一、基本假定 两种理论都是在一定的假定条件下得到的。这些假定与工程实际会有一定的出入。 朗肯理论基于土单元体的应力极限平衡条件来建立，采用的假定是墙背面竖直、光滑、填土面为水平，而实际墙背不是光滑的，所以采用朗肯理论计算出的土压力值与实际情况相比，有一定的误差，但偏于保守，即主动土压力偏大，被动土压力偏小。 库仑理论基于基于滑动楔体的静力平衡条件来建立，采用的假定是破坏面为平面。库仑理论从假定上看对墙背要求不如朗肯理论严格，但是，当墙背与填土间的摩擦角较大时，在土体中产生的滑动面往往不是一个平面而是一个曲面。实践证明，如果墙背倾斜角度不大（? 15o），墙背与土体之间的摩擦角较小（δ15 o ），那么当挡土墙离开填土方向位移使墙后填土达到主动破坏时，产生的破坏面可近似于一个平面，所以采用库仑理论计算主动土压力产生的误差常在2％一10％以内。但在计算被动土压力时，由于实际的破坏面接近于一个对数螺旋面，误差较大有时可达2~3倍。 本章总结 挡土结构物 土压力 土压力性质 朗肯土压力理论 库伦土压力理论 几种主动土压力计算 W R E 由正弦定理 A B C W E R D H 由正弦定理 §6.3 库仑土压力理论 二.主动土压力 W R E A B C W E R D 即 其中 是假设的滑动面与水平面的夹角 H 因为 力三角形 §6.3 库仑土压力理论 二.主动土压力 求极值（最大值），令 求出破坏角 代入上式 得 即 土压力强度 （沿墙高）三角形分布 Ka已制成表（表8-1） δ可查表 （表8-2） §6.3 库仑土压力理论 二.主动土压力 主动土压力合力大小：