擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力gai

主要內(nèi)容§7.1

概述(一、類型；二、靜止土壓力)§7.2朗肯土壓力理論(理論；主動(dòng)與被動(dòng)土壓力；例題)§7.3庫侖土壓力理論(假定；庫侖土壓力；例題)§7.4土壓力計(jì)算方法的一些問題*§7.5擋土墻設(shè)計(jì)(類型；擋土墻計(jì)算；體型與構(gòu)造)第七章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物的土壓力§7.6新型擋土結(jié)構(gòu)§7.1土壓力概述土壓力通常是指擋土墻后的填土因自重或外荷載作用對(duì)墻背產(chǎn)生的側(cè)壓力E填土面碼頭橋臺(tái)E隧道側(cè)墻EE返回本章一、土壓力類型被動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力靜止土壓力土壓力1.靜止土壓力

擋土墻在壓力作用下不發(fā)生任何變形和位移，墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)，作用在擋土墻背的土壓力Eo2.主動(dòng)土壓力

在土壓力作用下，擋土墻離開土體向前位移至一定數(shù)值，墻后土體達(dá)到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在墻背的土壓力滑裂面Ea3.被動(dòng)土壓力

播放動(dòng)畫播放動(dòng)畫Ep滑裂面在外力作用下，擋土墻推擠土體向后位移至一定數(shù)值，墻后土體達(dá)到被動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在墻上的土壓力4.三種土壓力之間的關(guān)系

-△+△+△-△Eo△a△pEaEoEp對(duì)同一擋土墻，在填土的物理力學(xué)性質(zhì)相同的條件下有以下規(guī)律：1.Ea

＜Eo

＜＜Ep2.

△p

＞＞△a二、靜止土壓力計(jì)算作用在擋土結(jié)構(gòu)背面的靜止土壓力可視為天然土層自重應(yīng)力的水平分量

K0h

hzK0zzh/3靜止土壓力系數(shù)靜止土壓力強(qiáng)度

靜止土壓力系數(shù)測定方法：

1.通過側(cè)限條件下的試驗(yàn)測定2.采用經(jīng)驗(yàn)公式K0

=1-sinφ’

計(jì)算3.按相關(guān)表格提供的經(jīng)驗(yàn)值確定靜止土壓力分布

土壓力作用點(diǎn)三角形分布

作用點(diǎn)距墻底h/3

§7.2朗肯土壓力理論一、朗肯土壓力基本理論1.擋土墻背垂直、光滑2.填土表面水平3.墻體為剛性體σz=zσx＝K0zzf=0pa＝Kazpp＝Kpz增加減小45o-/245o＋/2大主應(yīng)力方向主動(dòng)伸展被動(dòng)壓縮小主應(yīng)力方向返回本章pappfzK0zf=c+tan土體處于彈性平衡狀態(tài)主動(dòng)極限平衡狀態(tài)被動(dòng)極限平衡狀態(tài)水平方向均勻壓縮伸展壓縮主動(dòng)朗肯狀態(tài)被動(dòng)朗肯狀態(tài)水平方向均勻伸展處于主動(dòng)朗肯狀態(tài)，σ1方向豎直，剪切破壞面與豎直面夾角為45o-/245o-/245o＋/2處于被動(dòng)朗肯狀態(tài)，σ3方向豎直，剪切破壞面與豎直面夾角為45o＋/2二、主動(dòng)土壓力45o＋/2h擋土墻在土壓力作用下，產(chǎn)生離開土體的位移，豎向應(yīng)力保持不變，水平應(yīng)力逐漸減小，位移增大到△a，墻后土體處于朗肯主動(dòng)狀態(tài)時(shí)，墻后土體出現(xiàn)一組滑裂面，它與大主應(yīng)力面夾角45o-/2，水平應(yīng)力降低到最低極限值z(σ1)pa(σ3)極限平衡條件朗肯主動(dòng)土壓力系數(shù)朗肯主動(dòng)土壓力強(qiáng)度zh/3EahKa討論：當(dāng)c=0,無粘性土朗肯主動(dòng)土壓力強(qiáng)度h1.無粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度與z成正比，沿墻高呈三角形分布2.合力大小為分布圖形的面積，即三角形面積3.合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底h/3處2c√KaEa(h-z0)/3當(dāng)c＞0,粘性土h粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度包括兩部分1.土的自重引起的土壓力zKa2.

粘聚力c引起的負(fù)側(cè)壓力2c√Ka說明：負(fù)側(cè)壓力是一種拉力，由于土與結(jié)構(gòu)之間抗拉強(qiáng)度很低，受拉極易開裂，在計(jì)算中不考慮負(fù)側(cè)壓力深度為臨界深度z01.粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)（計(jì)算中不考慮）2.合力大小為分布圖形的面積（不計(jì)負(fù)側(cè)壓力部分）3.合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底(h-z0)/3處z0hKa-2c√Ka三、被動(dòng)土壓力極限平衡條件朗肯被動(dòng)土壓力系數(shù)朗肯被動(dòng)土壓力強(qiáng)度z(σ3)pp(σ1)45o－/2hz擋土墻在外力作用下，擠壓墻背后土體，產(chǎn)生位移，豎向應(yīng)力保持不變，水平應(yīng)力逐漸增大，位移增大到△p，墻后土體處于朗肯被動(dòng)狀態(tài)時(shí)，墻后土體出現(xiàn)一組滑裂面，它與小主應(yīng)力面夾角45o－/2，水平應(yīng)力增大到最大極限值討論：當(dāng)c=0,無粘性土朗肯被動(dòng)土壓力強(qiáng)度1.無粘性土被動(dòng)土壓力強(qiáng)度與z成正比，沿墻高呈三角形分布2.合力大小為分布圖形的面積，即三角形面積3.合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底h/3處hhKph/3Ep當(dāng)c＞0,粘性土粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度包括兩部分1.土的自重引起的土壓力zKp2.

粘聚力c引起的側(cè)壓力2c√Kp說明：側(cè)壓力是一種正壓力，在計(jì)算中應(yīng)考慮1.粘性土被動(dòng)土壓力強(qiáng)度不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)2.合力大小為分布圖形的面積，即梯形分布圖形面積3.合力作用點(diǎn)在梯形形心土壓力合力hEp2c√KphKp＋2c√Kphp四、例題分析【例】有一擋土墻，高6米，墻背直立、光滑，墻后填土面水平。填土為粘性土，其重度、內(nèi)摩擦角、粘聚力如下圖所示，求主動(dòng)土壓力及其作用點(diǎn)，并繪出主動(dòng)土壓力分布圖h=6m=17kN/m3c=8kPa=20o【解答】主動(dòng)土壓力系數(shù)墻底處土壓力強(qiáng)度臨界深度主動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力作用點(diǎn)距墻底的距離2c√Kaz0Ea(h-z0)/36mhKa-2c√Ka五、幾種常見情況下土壓力計(jì)算1.填土表面有均布荷載（以無粘性土為例）

z＋qh填土表面深度z處豎向應(yīng)力為(q+z)AB相應(yīng)主動(dòng)土壓力強(qiáng)度A點(diǎn)土壓力強(qiáng)度B點(diǎn)土壓力強(qiáng)度若填土為粘性土，c＞0臨界深度z0z0＞0說明存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，計(jì)算中應(yīng)不考慮負(fù)壓力區(qū)土壓力z0≤0說明不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，按三角形或梯形分布計(jì)算zq2.成層填土情況（以無粘性土為例）

ABCD1，12，23，3paApaB上paB下paC下paC上paD擋土墻后有幾層不同類的土層，先求豎向自重應(yīng)力，然后乘以該土層的主動(dòng)土壓力系數(shù)，得到相應(yīng)的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度h1h2h3A點(diǎn)B點(diǎn)上界面B點(diǎn)下界面C點(diǎn)上界面C點(diǎn)下界面D點(diǎn)說明：合力大小為分布圖形的面積，作用點(diǎn)位于分布圖形的形心處3.墻后填土存在地下水（以無粘性土為例）

ABC(h1+h2)Kawh2擋土墻后有地下水時(shí)，作用在墻背上的土側(cè)壓力有土壓力和水壓力兩部分，可分作兩層計(jì)算，一般假設(shè)地下水位上下土層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)相同，地下水位以下土層用浮重度計(jì)算A點(diǎn)B點(diǎn)C點(diǎn)土壓力強(qiáng)度水壓力強(qiáng)度B點(diǎn)C點(diǎn)作用在墻背的總壓力為土壓力和水壓力之和，作用點(diǎn)在合力分布圖形的形心處h1h2h六、例題分析【例】擋土墻高5m，墻背直立、光滑，墻后填土面水平，共分兩層。各層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如圖所示，試求主動(dòng)土壓力Ea，并繪出土壓力分布圖

h=5m1=17kN/m3c1=01=34o2=19kN/m3c2=10kPa2=16oh1

=2mh2

=3mABCKa1＝0.307Ka2＝0.568【解答】ABCh=5mh1=2mh2=3mA點(diǎn)B點(diǎn)上界神面B點(diǎn)下界面C點(diǎn)主動(dòng)土壓樓力合力10.藥4kP彼a4.2級(jí)kPa36.列6kP醫(yī)a71.肆6x=種10.脖4*(溫4/3斃)+1應(yīng)2.6蟲*3.阻5+4攜8.6劑*4X=3料.53耕m合力的辛作用點(diǎn)愉距上面濁距離為3.5放3m§7.焰3庫侖土壓筍力理論一、庫侖裕土壓力基瀉本假定1.墻后孟的填土是放理想散粒厲體2.滑動(dòng)妙破壞面為肢通過墻踵攪的平面3.滑動(dòng)桃土楔為一返剛塑性體吉，本身無掌變形二、庫群侖土壓凳力αβδGhCABq墻向前汁移動(dòng)或淋轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)蛋，墻后歲土體沿美某一破專壞面BC破壞，土筆楔ABC處于主富動(dòng)極限怖平衡狀他態(tài)土楔受力鄰情況：3.墻徐背對(duì)土奮楔的反脊力E,大小未知解，方向與手墻背法線惰夾角為δER1.土顛楔自重G=△ABC,方向豎直傭向下2.號(hào)破壞面違為BC上的反士力R,大小未知坐，方向與拆破壞面法馬線夾角為返回本章土楔在院三力作陳用下，蚊靜力平螞衡αβδGhACBqER滑裂面怖是任意視給定的生，不同艘滑裂面損得到一好系列土牌壓力E，E是q的函數(shù)，E的最大值Emax，即為墻慎背的主跡動(dòng)土壓看力Ea，所對(duì)應(yīng)閱的滑動(dòng)面伯即是最危決險(xiǎn)滑動(dòng)面庫侖主茫動(dòng)土壓蹄力系數(shù)烘，查表寺確定土對(duì)擋土彩墻背的摩駱擦角，根作據(jù)墻背光體滑，排水納情況查表園確定主動(dòng)土茂壓力與濤墻高的琴平方成冬正比主動(dòng)土壓光力強(qiáng)度主動(dòng)土壓辛力強(qiáng)度沿柱墻高呈三嗎角形分布捧，合力作夠用點(diǎn)在離柄墻底h/3處，方糠向與墻擱背法線第成δ，與水平蜜面成（α＋δ）hhKahαβACBδαEah/3說明：土壓力疫強(qiáng)度分孟布圖只躺代表強(qiáng)配度大小功，不代拳表作用歇方向主動(dòng)土壓丟力三、例早題分析【例】擋土墻高顧4.5m，墻背俯哪斜，填寫土為砂領(lǐng)土，=17.木5kN/仙m3，=30o，填土坡棍角、填土喝與墻背摩布擦角等指驚標(biāo)如圖所期示，試按隱庫侖理論御求主動(dòng)土宰壓力Ea及作用冤點(diǎn)α=10oβ=15oδ=20o4.5mABα=10oEah/3【解答】由α=10o，β=15o，=30o，δ=20o查表得煮到土壓力作晨用點(diǎn)在距傅墻底h/3=1也.5m處§7.景4土壓力計(jì)跑算方法討齒論一、朗令肯與庫尊侖土壓梨力理論域存在的踩主要問餐題朗肯土損壓力理直論基于土單元載體的應(yīng)粉力極限瓜平衡條佛件建立的，侵采用墻背豎直屑、光滑、拋填土表面哄水平的假定，睛與實(shí)際情最況存在誤參差，主動(dòng)土壓忠力偏大，勺被動(dòng)土壓馳力偏小庫侖土蜻壓力理蔑論基于滑動(dòng)塊巴體的靜饒力平衡志條件建立的厘，采用破壞面蕩為平面的假定，府與實(shí)際情曉況存在一來定差距（帶尤其是當(dāng)港墻背與填麻土間摩擦燥角較大時(shí)晃）二、三南種土壓樹力在實(shí)慕際工程誦中的應(yīng)彎用擋土墻直博接澆筑在予巖基上，邁墻的剛度魔很大，墻娘體位移很響小，不足尸以使填土子產(chǎn)生主動(dòng)究破壞，可掛以近似按仙照靜止土玻壓力計(jì)算巖基E0返回本章?lián)跬翂Ξa(chǎn)既生離開填搞土方向位越移，墻后緩填土達(dá)到瀉極限平衡劇狀態(tài)，按績主動(dòng)土壓塑力計(jì)算。物位移達(dá)到晴墻高的0鋒.1%～0.3%仿,填土就寧可能發(fā)生臉主動(dòng)破壞相。Ea30%Ep擋土墻產(chǎn)送生向填土序方向的擠厚壓位移，自墻后填土趕達(dá)到極限湊平衡狀態(tài)耀，按被動(dòng)什土壓力計(jì)首算。位移哥需達(dá)到墻確高的2%～5%,工歉程上一蜻般不允恢許出現(xiàn)濁此位移供，因此舒驗(yàn)算穩(wěn)套定性時(shí)例不采用猛被動(dòng)土宜壓力全憶部，通彼常取其聾30％三、擋土蠅墻位移對(duì)識(shí)土壓力分無布的影響擋土墻圖下端不揚(yáng)動(dòng)，上燃端外移執(zhí)，墻背凍壓力按搏直線分把布，總抗壓力作耍用點(diǎn)位陣于墻底涂以上H/3擋土墻卡上端不怠動(dòng)，下飽端外移壟，墻背率填土不趕可能發(fā)糾生主動(dòng)胞破壞，降壓力為羨曲線分該布，總灘壓力作恥用點(diǎn)位拴于墻底捏以上約H/2擋土墻舊上端和桐下端均攝外移，橫位移大宏小未達(dá)遲到主動(dòng)王破壞時(shí)幸位移時(shí)森，壓力稠為曲線凳分布，原總壓力燭作用點(diǎn)功位于墻介底以上甲約H/2,當(dāng)位移超聽過某一值夢，填土發(fā)抵生主動(dòng)破宴壞時(shí)，壓巖力為直線總分布，總煉壓力作用宮點(diǎn)降至墻皮高1/3械處H/3H/2H/3四、不同楚情況下?lián)跆贤翂ν翂核τ?jì)算1.墻磚后有局摧部均布役荷載情茅況局部均訂布荷載踢只沿虛羨線間土受體向下叫傳遞，糠由q引起的側(cè)摔壓力增加釣范圍局限沈于CD墻段2.填誕土面不峽規(guī)則的畢情況填土面不蕩規(guī)則情況滑，采用作武圖法求解預(yù)，假定一竊系列滑動(dòng)腹面，采用米靜力平衡逗求出土壓嫁力中最大伶值3.墻訴背為折年線形情須況墻背由片不同傾娘角的平售面AB和BC組成，先肯以BC為墻背計(jì)酸算BC面上土壓噴力E1及其分布甲，然后以AB的延長線AC作為墻背臉計(jì)算ABC面上土壓遣力,只計(jì)夫入AB段土壓程力E2，將兩者三壓力疊款加得總燥壓力五、《齒規(guī)范》腐土壓力受計(jì)算公聾式BACCE2E1hδEazqαβABpapb主動(dòng)土壓關(guān)力其中：yc為主動(dòng)施土壓力繩增大系壺?cái)?shù)分布情況§7.發(fā)5爬擋土墻浙設(shè)計(jì)一、擋土窗墻類型1.重芽力式擋考土墻塊石或繳素混凝鳥土砌筑喇而成，對(duì)靠自身鄉(xiāng)豐重力維瓶持穩(wěn)定殊，墻體葛抗拉、缸抗剪強(qiáng)倘度都較裝低。墻環(huán)身截面因尺寸大騙，一般盒用于低紀(jì)擋土墻狂。2.懸臂鬼式擋土墻鋼筋混賭凝土建冒造，立企臂、墻栗趾懸臂蒼和墻踵懸懸臂三嚇塊懸臂槍板組成雙，靠墻灶踵懸臂倉上的土脂重維持狀穩(wěn)定，廣墻體內(nèi)護(hù)拉應(yīng)力乎由鋼筋蟲承擔(dān)，扁墻身截虜面尺寸洪小，充栗分利用另材料特援性，市駕政工程席中常用墻頂墻基墻趾墻面墻背墻趾墻踵立壁鋼筋返回本章3.扶壁捷式擋土墻針對(duì)懸萍臂式擋糖土墻立評(píng)臂受力囑后彎矩況和撓度械過大缺愛點(diǎn)，增農(nóng)設(shè)扶壁贊，扶壁研間距（0.8～1.0）h，墻體穩(wěn)壘定靠扶鐘壁間填醒土重維樓持4.錨定恭板式與錨居桿式擋土跌墻預(yù)制鋼筋例混凝土面單板、立柱雪、鋼拉桿砍和埋在土至中錨定板戲組成，穩(wěn)愚定由拉桿陳和錨定板昆來維持墻趾墻踵扶壁墻板錨定板基巖錨桿二、擋土繞墻計(jì)算（一）.席穩(wěn)定性驗(yàn)遲算：（二）河.地基諒承載力呀驗(yàn)算擋土墻計(jì)幼算內(nèi)容（三）.蒜墻身強(qiáng)度鏟驗(yàn)算2、抗滑忽穩(wěn)定1、抗傾塵覆穩(wěn)定分析：套作用在良擋土墻寒上的力1、擋墻申自重G：方向漆垂直向活下。2、土壓臟力：常襖為Ea，若基礎(chǔ)波有一定埋難深，則埋牽深部分可轉(zhuǎn)能出現(xiàn)Ep，設(shè)計(jì)時(shí)已，略去不夫計(jì)。3、基底想反力：循豎直反秤力ΣN和水平反糕力（摩阻禍力）ΣH。1、抗傾泥覆驗(yàn)算zfEaEazEaxGaa0d抗傾覆穩(wěn)屈定條件:擋土墻在笑土壓力作等用下可能度繞墻趾O點(diǎn)向外此傾覆Oxfz抗傾覆歲力矩：傾覆力帶矩：(一）穩(wěn)錄定性驗(yàn)算擋土墻膊抗傾覆螺驗(yàn)算(詳圖)2、抗滑率移驗(yàn)算抗滑穩(wěn)搜定條件:EaEanEatdGGnGtaa0O擋土墻在麥土壓力作譜用下可能健沿基礎(chǔ)底猜面發(fā)生滑婚動(dòng)m為基底摩霞擦系數(shù)，炎根據(jù)土的昨類別查表遼得到抗滑力：滑動(dòng)力添：擋土墻抗頭滑移驗(yàn)算(詳圖)三、重力鉆式擋土墻伯的體型與雹構(gòu)造1.墻背鍵傾斜形式重力式茂擋土墻戶按墻背華傾斜方頃向分為仰斜、直喘立和俯斜三種形睛式，三姐種形式貫應(yīng)根據(jù)耗使用要挖求、地宰形和施阿工情況訂綜合確秧定（二）賠承載力驗(yàn)受算與一般偏掠心受壓基格礎(chǔ)驗(yàn)算方咸法相同應(yīng)滿足：fa——地基承載蒙力設(shè)計(jì)值敲，詳見淺掠基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（三）、灰墻身強(qiáng)度甘驗(yàn)算(詳例題)驗(yàn)算任意有墻身截面燙處的法向嫁應(yīng)力和剪剃切應(yīng)力，洽滿足墻身辭材料強(qiáng)度輩的容許值蝴，截面轉(zhuǎn)折貿(mào)和急劇變錫化處的典址型截面，巡壽應(yīng)分別驗(yàn)菠算，2.擋金