2019土力学课件第4章 土压力和土坡稳定.ppt
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1、第四章 土压力和土坡稳定,主 要 内 容,1. 挡土墙上的土压力 2. 朗金(Rankine)土压力理论 3. 库仑(Coulomb)土压力理论 4. 规范推荐计算方法 5. 特殊情况下土压力计算 6. 挡土墙设计 7. 土坡稳定分析,自学,W.J.M. Rankine 1820-1872 Scotland,库仑 C. A. Coulomb (1736-1806),在土木、水利和交通工程中,常常遇到要修建挡土结构物的问题,第一节 挡土墙上的土压力,土压力:挡土墙后填土因自重或外荷载作用而对挡土墙墙背产生的侧向压力,挡土墙:防止土体坍塌的构筑物,墙体位移与土压力类型,墙体位移与土压力类型,墙体位
2、移与土压力类型,E,静止土压力 E0,主动土压力 Ea,被动土压力 Ep,土压力的类型,静止土压力 E0:坚硬地基上,断面较大,主动土压力 Ea:一般挡土墙,被动土压力 Ep: 桥台,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。,思考:以下几种挡土墙后的土压力分别为何种土压力?,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,静止土压力计算,z,E0,总静止土压力,K0: 静止土压力系数,第二节 朗金土压力理论,一.基本概念朗金极限平衡状态,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
3、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,s1,s3,s3,s1,45-f/2,二.朗金主动土压力,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,朗金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,朗金主动土压力计算填土为无粘性土(砂土),主动土压力强度,朗金主动土压力系数,总主动土压力,朗金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
4、衡条件,于是:主动土压力强度,朗金主动土压力计算填土为粘性土,主动土压力强度,朗金主动土压力系数,负号,zz0,zz0,朗金主动土压力计算填土为粘性土,Ea,总主动土压力,朗金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,朗金被动土压力计算填土为无粘性土(砂土),被动土压力强度,朗金被动土压力系数,总被动土压力,朗金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,朗金被动土压力计算填土为粘性土,被动土压力强度,朗金被动土压力系数,正
5、号,Ep,总被动土压力,小结:朗金土压力理论,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,主动土压力系数,被动土压力系数,静止土压力系数,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,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,朗金土压力理论适用:墙背垂直,光滑、填土表面水平的情况 当挡土墙墙背粗糙且墙背与填土表面倾斜时,如何计算土压力?,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
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