挡土结构物上的土压力讲义.ppt
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1、挡土结构物上的土压力 Earth pressure on retaining wall,山东科技大学资环学院,第6章,土,6.1 概述 6.2 静止土压力计算 6.3 朗肯(Rankine)土压力理论 6.4 库仑(Coulomb)土压力理论 6.5 土压力问题的讨论 6.6 工程中挡土墙的土压力计算,本章目录,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,一、 挡土结构物(挡土墙)及土压力,挡土结构物: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结构物。, 6.1
2、概述,挡土墙上的土压力:由于土体自重、土上荷载或结构物的侧向挤压作用,挡土结构物所承受的来自墙后填土的侧向压力。,挡土墙类型(按刚度及位移方式): 刚性挡土墙 柔性挡土墙, 6.1概述,刚性挡土墙:本身变形极小,只能发生整体位移, 6.1概述,Rigid wall, 6.1概述,古月堂西侧的挡土墙浆砌块石, 6.1概述,护坡桩形成的挡土结构, 6.1概述,土工格栅加筋建成56.5m高的加筋挡土墙, 6.1概述, 6.1概述,加筋土挡墙, 6.1概述, 6.1概述, 6.1概述, 6.1概述,柔性挡土墙:本身会发生变形,墙上土压力分布形式复杂,板桩, 6.1概述,本部分要讨论的中心问题,刚性挡土
3、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。, 6.1概述,3.被动土压力 (Passive earth pressure),二、 土压力的种类,1.静止土压力 (Earth pressure at rest),2.主动土压力 (Active earth pressure),岩石,拱桥桥台, 6.1概述,墙体位移与土压力类型, 6.1概述,静止土压力,d =D/H=0 地下室 E=E0, 6.1概述,主动土压力,墙体外移, 土压力逐渐减小, 当土体破坏,达到极限平衡状态时所对应的土压力(最小), 6.1概述,被动土压力,墙体内移, 土压力逐渐增大, 当土体破坏, 达
4、到极限平衡状态 时所对应的土压力 (最大), 6.1概述,6.2 静止土压力计算,静止土压力 墙体不发生任何位移, = 0 相当于天然地基土的应力状态(侧限状态) k0 应力状态,地下室,6.2静止土压力计算,sv,sv,sh,p0=sh,z,K0: 静止土压力系数,对于侧限应力状态,理论上:K0=n/(1-n),对于砂土、正常固结粘土,由于土的 n 很难确定,K0 常用经验公式计算,静止土压力计算,z,E0,总静止土压力,6.2静止土压力计算,形心,1/3H2,若墙后填土中有地下水,则计算静止土压力时,水中土的重度应 取浮重度,6.2静止土压力计算,6.3 朗肯土压力理论,1 朗肯极限平衡应
5、力状态,自重应力作用下,半无限土体内各点的应力从弹性平衡状态发展为极限平衡状态的情况。,3f,v=z,K0v,主动极限平衡应力状态,45+f/2,1f,v=z,K0v,被动极限平衡应力状态, 6.3 朗肯土压力理论,s1,s3,s3,s1,45-f/2,2 朗肯土压力计算,假定: 墙背垂直光滑,填土表面水平,于是: sv、 sh为主应力,且sv=z, 6.3 朗肯土压力理论,朗肯主动土压力计算填土为无粘性土(砂土),s1,45+f/2,竖向应力为大主应力,水平向应力为小主应力,无粘性土的极限平衡条件,于是:主动土压力强度,pa=s3, 6.3 朗肯土压力理论,主动土压力强度,朗肯主动土压力系数
6、,总主动土压力, 6.3 朗肯土压力理论,朗肯主动土压力计算填土为无粘性土(砂土),朗肯主动土压力计算填土为粘性土,竖向应力为大主应力,水平向应力为小主应力,粘性土的极限平衡条件,于是:主动土压力强度, 6.3 朗肯土压力理论,主动土压力强度,朗肯主动土压力系数,负号,zz0,zz0, 6.3 朗肯土压力理论,朗肯主动土压力计算填土为粘性土,Ea,总主动土压力, 6.3 朗肯土压力理论,朗肯主动土压力计算填土为粘性土,例题,朗肯被动土压力计算填土为无粘性土(砂土),竖向应力为小主应力,水平向应力为大主应力,无粘性土的极限平衡条件,于是:被动土压力强度,pp=s1,s3, 6.3 朗肯土压力理论
7、,被动土压力强度,朗肯被动土压力系数,总被动土压力, 6.3 朗肯土压力理论,朗肯被动土压力计算填土为无粘性土(砂土),朗肯被动土压力计算填土为粘性土,竖向应力为小主应力,水平向应力为大主应力,粘性土的极限平衡条件,于是:被动土压力强度, 6.3 朗肯土压力理论,朗肯被动土压力计算填土为粘性土,被动土压力强度,朗肯被动土压力系数,正号,Ep,总被动土压力, 6.3 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,1f,v=z,K0v,s1,s3,45-f/2,45+f/2,3f,s1,s3, 6.3 朗肯土压力理论,粘性土的主动土压力,Ea,不支护直
8、立开挖的最大深度, 6.3 朗肯土压力理论,主动土压力系数,被动土压力系数,静止土压力系数, 6.3 朗肯土压力理论,6.4 库仑土压力理论,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, 6.4 库仑土压力理论,无粘性土的主动土压力,W,E,R,W,R,E,- ,=90-, 、E, 6.4 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
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- 结构 压力 讲义
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