第七章挡土墙与土压力.ppt

第 七 章 挡土结构物上的土压力 7.1 概述 7.2 静止土压力计算 7.3 朗肯(Rankine)土压力理论 7.4 库仑(Coulomb)土压力理论 7.5 两种土压力理论的比较 7.6 几种常见的主动土压力计算 7.1 概述 7.2 静止土压力计算 静止土压力 墙体不发生任何位移 对于侧限应力状态，理论上：K0=n/(1-n) 7.3 朗肯土压力理论 小结：朗肯土压力理论 墙背垂直光滑 主动和被动 极限平衡条件 砂土和粘性土 总土压力： 单位长度挡土墙上土压力 单位：kN/m，大小、方向、作用点 7.4 库仑土压力理论 7.5 两种土压力理论的比较 7.6 几种常见的主动土压力计算 主动土压力系数 被动土压力系数 静止土压力系数 7.3 朗肯土压力理论 土压力强度： 单位面积上的土压力 单位：kN/m2 几个概念 每延米 E p 7.3 朗肯土压力理论 应用 H L 板桩 7.3 朗肯土压力理论 墙背倾斜、粗糙、填土倾斜时？ 库仑土压力理论 库仑 C. A. Coulomb (1736-1806) 墙背倾斜，具有倾角? 墙背粗糙，与填土摩擦角为? 填土表面有倾角? 出发点： 平面滑裂面假设：滑裂面为平面 假设条件： ? ? 刚体滑动假设：破坏土楔为刚体， 滑动楔体整体处于极限平衡状态 7.4 库仑土压力理论 ? A C H ? B 无粘性土的主动土压力 W ? ? ? E R ? ?－ ? W R E ? ?- ? ?=90?-?-? ? 、E 7.4 库仑土压力理论 ? ? ? E Ea －库仑主动土压力系数 Ea 特例：?=?=?=0，即墙背垂直光滑，填土表面水平时，与朗肯理论等价 土压力分布：三角形分布 7.4 库仑土压力理论 A B C ? ? H 无粘性土的被动土压力 W R E ? ? + ? ?=90?+?-? ? 、E W ? ? ? E R ? ? 7.4 库仑土压力理论 ? ? ? E Ep －库仑被动土压力系数 土压力分布：三角形分布 7.4 库仑土压力理论 1 分析方法 ? ? ? E 先求总土压力E 先求土压力强度p 刚性楔体，滑面上处于极限平衡状态：滑动楔体法 土体内各点均处于极限平衡状态：极限应力法 库仑理论 朗肯理论 极限平衡状态 2 应用条件 ? ? ? E 墙背垂直，填土倾斜 坦墙 坦墙 墙背、填土无限制 粘性土一般用图解法 墙背光滑竖直 填土水平 库仑理论 朗肯理论 7.5 两种土压力理论的比较 3 计算误差 ——朗肯土压力理论 W R Ea Ea 实际??0 W R Ep Ep 主动土压力 偏大 被动土压力 偏小 7.5 两种土压力理论的比较 3 计算误差 ——库仑土压力理论 实际滑裂面不一定是平面 主动土压力 偏小 被动土压力 偏大 滑动面 滑动面 主动土压力搜索得到的不一定是最大值 被动土压力搜索得到的不一定是最小值 7.5 两种土压力理论的比较 计算误差 ——与精确解的比较 0.21 0.43 0.20 0.45 0.22 0.49 Conlomb 0.217 0.49 0.217 0.49 0.217 0.49 Rankine 0.22 0.44 0.20 0.45 0.22 0.49 Sokolovsky (精确解) 40? 20? 40? 20? 40? 20? ? ?= ? ?= ?/2 ?=0 主动土压力系数 Ka (?=?=0) 7.5 两种土压力理论的比较 计算误差 ——与精确解的比较 92.6 3.52 11.8 2.63 4.60 2.04 Conlomb 4.60 2.04 4.60 2.04 4.60 2.04 Rankine 18.2 3.04 9.69 2.55 4.60 2.04 Sokolovsky (精确) 40? 20? 40? 20? 40? 20? ? ?= ? ?= ?/2 ?=0 被动土压力系数 Kp (?=?=0) 7.5 两种土压力理论的比较 计算误差 ——结论 如果 ?=0，滑裂面是直线，三种理论计算Ka, Kp相同 如果 ??0 Ka 朗肯偏大10%左右，工程偏安全 库仑偏小一些（可忽略)； Kp 朗肯偏小可达几倍； 库仑偏大可达几倍; 在实际工程问题中，土压力计算是比较复杂的。 工程中使用被动土压力较少。因为所需相对位移太大 7.5 两种土压力理论的比较 填土上有荷载 2. 成层填土情况 3. 填土中有水 1 填土上有荷载 s1 45?+f/2 pa=?3f ?v=?z+q ? ? K0?