土力學(xué)-第七章-土壓力計算

1、第七章 土壓力計算內(nèi) 容 提 要土壓力的類型靜止土壓力計算朗金（Rankine）土壓力理論主動土壓力計算被動土壓力計算庫侖（Coulomb）土壓力理論主動土壓力計算被動土壓力計算什么是土壓力？什么是擋土結(jié)構(gòu)物？問 題土壓力土擋土墻 Retaining wall土壓力擋土結(jié)構(gòu)物 擋土結(jié)構(gòu)物（擋土墻）是一種人工構(gòu)筑物，廣泛應(yīng)用于土木、水利和交通等工程領(lǐng)域。其作用為：支擋土體的側(cè)向位移，保證土體或土工構(gòu)筑物的穩(wěn)定性；使部分側(cè)向荷載分散傳遞到土體上。拱橋橋臺擋土結(jié)構(gòu)物土 壓 力擋土結(jié)構(gòu)物（擋土墻）所承受的來自墻后填土的側(cè)向壓力總稱為土壓力。產(chǎn)生土壓力的主要原因包括： 土體自重引起的側(cè)向壓力，水壓力，

2、構(gòu)筑物荷載，施工荷載，地震荷載等。一些擋土墻的工程實例清華園甲所背面的擋土墻漿砌塊石E一些擋土墻的工程實例E填土堤岸擋土墻一些擋土墻的工程實例隧道襯砌一些擋土墻的工程實例E拱橋橋臺一些擋土墻的工程實例地下室側(cè)墻E填土一些擋土墻的工程實例護(hù)坡樁形成的擋土結(jié)構(gòu)本章討論的中心問題作用在擋土墻上的土壓力的計算，包括： 土壓力的大小、方向、分布規(guī)律、合力的大小及作用點。土壓力的影響因素土壓力的大小及其分布規(guī)律的影響因素：擋土墻的位移方向；擋土墻和墻后土體相對位移的大小；墻后土體的性質(zhì)；擋土墻的剛度和高度等。土壓力的三種類型 根據(jù)擋土墻的位移方向和墻后土體的應(yīng)力狀態(tài)，可以將土壓力分為如下三種類型：主動土壓

3、力被動土壓力靜止土壓力靜止土壓力（Earth pressure at rest）墻體靜止不動靜止土壓力主動土壓力（Active earth pressure）墻體背離填土方向移動土壓力逐漸減小土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)，土壓力達(dá)到最小值主動土壓力被動土壓力（Passive earth pressure）墻體朝向填土方向移動土壓力逐漸增大土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)，土壓力達(dá)到最大值被動土壓力土壓力與擋土墻位移的關(guān)系EEpE0Ea擋土墻背離土體移動擋土墻朝向土體移動靜止土壓力計算svshshzsv 土體處于側(cè)限條件下的彈性平衡狀態(tài)靜止土壓力系數(shù)靜止土壓力計算HH/3K0HE0Rankine土壓力理論復(fù)習(xí)：莫爾

4、庫侖強(qiáng)度理論粘性土無粘性土Rankine土壓力理論基本原理認(rèn)為作用在擋土墻上的土壓力就是墻后半無限土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時的應(yīng)力。根據(jù)土體處于極限平衡狀態(tài)時的最大和最小主應(yīng)力的相互關(guān)系來建立土壓力的計算公式。Rankine土壓力理論基本假定擋土墻墻背豎直、光滑。土體是具有水平表面的半無限體。szsxz土體中不存在剪應(yīng)力土單元體的水平和豎直方向的應(yīng)力為主應(yīng)力O彈性平衡狀態(tài)z=1=zRankine主動土壓力計算原理x=3=K0zxmin=3=pa Rankine主動土壓力計算原理z=1=zO主動Rankine狀態(tài)Rankine主動土壓力計算原理基本計算公式Rankine主動土壓力系數(shù)Rankine主

5、動土壓力計算方法Rankine主動土壓力系數(shù)Rankine主動土壓力計算方法Ka只與內(nèi)摩擦角 有關(guān)。無粘性土的主動土壓力計算HH/3HKaEa粘性土的主動土壓力計算pa=0土自重引起的土壓力粘聚力引起的負(fù)側(cè)壓力h0H臨界深度h0H受拉區(qū)的作用不考慮（H-h0)/3Ea粘性土的主動土壓力計算xmax=1=ppRankine被動土壓力計算原理被動Rankine狀態(tài)z=3=z主動Rankine狀態(tài)ORankine被動土壓力計算原理基本計算公式Rankine被動土壓力系數(shù)Rankine被動土壓力計算方法Rankine被動土壓力系數(shù)Kp只與內(nèi)摩擦角 有關(guān)。Rankine被動土壓力計算方法H/3HKpHE

6、p無粘性土的被動土壓力計算hHEp粘性土的被動土壓力計算三個土壓力系數(shù)的比較幾種特殊情況下的Rankine土壓力計算填土表面有連續(xù)的均布荷載成層填土墻后填土中有地下水填土表面有連續(xù)均布荷載時 的Rankine土壓力計算H計算方法：將均布荷載換算成當(dāng)量土重。填土表面有連續(xù)均布荷載時 的Rankine土壓力計算無粘性土的被動土壓力HEp無粘性土的主動土壓力HEa粘性土的主動土壓力Hh0臨界深度成層填土?xí)r的Rankine土壓力計算B逐層計算，各土層由土體自重引起的土壓力進(jìn)行疊加。采用計算點所在土層的粘聚力和內(nèi)摩擦角計算主動或被動土壓力系數(shù)。由于各土層的物理力學(xué)性質(zhì)不同，在土層分界面上土壓力的分布有突

7、變。成層填土?xí)r的Rankine土壓力計算B成層填土?xí)r的Rankine土壓力計算B成層填土?xí)r的Rankine土壓力計算B成層填土?xí)r的Rankine土壓力計算墻后填土中有地下水時 的Rankine土壓力計算B墻后填土中有地下水時 的Rankine土壓力計算水土分算法適用于墻后填土為砂土和粉土的情況。采用有效重度計算土壓力，按照靜壓力計算水壓力。墻后填土中有地下水時 的Rankine土壓力計算水土合算法適用于墻后填土為粘性土的情況。采用飽和重度計算總的水土壓力。例題 7.1應(yīng)用Rankine理論計算如圖所示擋土墻的主動土壓力。擋土墻的墻背傾斜？如何計算擋土墻的土壓力問 題擋土墻的墻背粗糙擋土墻后的填土面非水平庫侖土壓力理論基本假定擋土墻墻后的填土是均勻的砂性土。墻后土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)。土體的滑動面是通過墻腳的平面?；瑒油馏w是剛體。庫侖土壓力理論庫侖土壓力理論基本原理 取滑動土體為隔離體，根據(jù)滑動土體的靜力平衡條件來建立土壓力的計算公式。庫侖主動土壓力計算GABCRQ=EaHT2T1N1N2ED庫侖主動土壓力計算庫侖主動土壓力計算GABCRQ=EaHT2T1N1N2EDRQG庫侖主動土壓力計算RQG庫侖主動土壓力計算庫侖主動土壓力系數(shù)表 7-1庫侖主動土壓力計算Rankin