挡土结构物上的土压力ppt课件

1、挡土构造物上的土压力挡土构造物上的土压力第七章第七章1 1 土压力概述土压力概述2 2 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力实际土压力实际本章主要内容本章主要内容库仑库仑C. A. Coulomb(1736-1806)William John Maquorn Rankine(1820 - 1872)3 3 库仑库仑(Coulomb)(Coulomb) 土压力实际土压力实际4 4 几种常见的几种常见的 自动土压力计算自动土压力计算1 1 概述概述什么是挡土构造物什么是挡土构造物什么是土压力什么是土压力影响土压力的要素影响土压力的要素土压力的类型土压力的类型一、挡土构造物挡土墙一、挡

2、土构造物挡土墙 用来支撑天然或人工斜坡不致用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌以坚持土体稳定性的构造物。坍塌以坚持土体稳定性的构造物。或言之，使部分侧向荷载或言之，使部分侧向荷载传送分散到填土上的一种构造物。传送分散到填土上的一种构造物。例如：支撑土坡的挡土墙；例如：支撑土坡的挡土墙；堤岸挡土墙；地下室侧墙；堤岸挡土墙；地下室侧墙；拱桥桥台等。拱桥桥台等。二、挡土构造物上的土压力二、挡土构造物上的土压力 由于土体自重、土上荷载由于土体自重、土上荷载或构造物的侧向挤压作用，或构造物的侧向挤压作用，挡土构造物所接受的来自挡土构造物所接受的来自墙后填土的侧向压力。墙后填土的侧向压力。挡土墙类型按刚度及位移

3、方式挡土墙类型按刚度及位移方式: :刚性挡土墙柔性挡土墙L型型T型型刚性加筋刚性加筋扶壁式扶壁式重重力力式式刚性挡土墙三、影响土压力的要素三、影响土压力的要素l土的性质土的性质l挡土墙的挪动方向挡土墙的挪动方向l挡土墙和土的相对位移量挡土墙和土的相对位移量l土体与墙之间的摩擦土体与墙之间的摩擦l挡土墙类型挡土墙类型 墙体位移条件是影响土压力的最主墙体位移条件是影响土压力的最主要的要素。要的要素。 墙体位移的方向和相对位移量决议墙体位移的方向和相对位移量决议所产生的土压力的性质和土压力的大小。所产生的土压力的性质和土压力的大小。四、四、 土压力类型土压力类型3.3.被动土压力被动土压力Passi

4、ve earth Passive earth pressure)pressure)三类土压力：三类土压力：1.静止土压力静止土压力Earth pressure at rest)2.2.自动土压力自动土压力Active earth pressure)Active earth pressure)墙体位移对土压力的影响墙体位移对土压力的影响土压力的类型取决于：土压力的类型取决于：1 1墙体能否发生位移以及位移的方向；墙体能否发生位移以及位移的方向；2 2墙后土体所处的应力形状。墙后土体所处的应力形状。 挡土墙所受土压力的大小并不是一个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。常

5、数，而是随位移量的变化而变化。当d =D/H=0 时 如地下室 E=E01. 1. 静止土压力静止土压力2. 2. 自动土压力自动土压力墙体外移，墙体外移，土压力逐渐减小，土压力逐渐减小，当土体破坏，到达极限平衡形状时当土体破坏，到达极限平衡形状时所对应的土压力所对应的土压力( (最小最小) )3. 3. 被动土压力被动土压力墙体内移，墙体内移，土压力逐渐增大，土压力逐渐增大，当土体破坏，当土体破坏，到达极限平衡形状时所对应的土压力到达极限平衡形状时所对应的土压力( (最大最大) )15%15%0E0EaHHEp土压力 E_ HH+土压力与墙身位移的关系土压力与墙身位移的关系五、静止土压力计算

6、五、静止土压力计算可按土体处于侧限条件下的可按土体处于侧限条件下的弹性平衡形状进展计算。弹性平衡形状进展计算。静止土压力系数静止土压力系数K0对于侧限应力形状：对于侧限应力形状： p0=sh =K0sv =u/(1-u)sv = u/(1-u)gzK0=n/(1-n)由于土的由于土的 n 很难确定，很难确定，K0常用阅历公式计算常用阅历公式计算对于砂土、正常固结粘土：对于砂土、正常固结粘土：K01-sinf svsvsvsvshshshz一、半无限土体中的极限平衡应力形状和朗肯土压力：2 朗肯(Rankine)土压力实际1.自动极限平衡应力形状PaK0vsvs朗肯土压力实际根本条件和假定朗肯土

7、压力实际根本条件和假定条件条件墙背光滑墙背光滑墙背垂直墙背垂直填土外表程度填土外表程度假设假设墙后各点均处于极限平衡墙后各点均处于极限平衡形状形状二、墙背光滑垂直、墙土外表程度的二、墙背光滑垂直、墙土外表程度的土压力计算土压力计算由于墙背光滑垂直没有剪应力，由于墙背光滑垂直没有剪应力，墙背相当于一个半无限土体中的对称线，墙背相当于一个半无限土体中的对称线，墙后为半无限土体的一半。墙后为半无限土体的一半。( (一一) ) 填土为砂土填土为砂土1.1.自动土压力自动土压力HH/3HKa自动土压力分布自动土压力分布 墙后破裂面外形墙后破裂面外形45 /2pa=sh=tg2(45pa=sh=tg2(4

8、5-f/2 )gz -f/2 )gz ；令；令Ka= tg2(45Ka= tg2(45- -f/2 )f/2 )合力合力 Ea=1/2 Ka gH2 Ea=1/2 Ka gH2作用点：底部以上作用点：底部以上1/3H1/3H处处滑裂面方向：与程度夹角滑裂面方向：与程度夹角4545+f/2 +f/2 sPasv2.2.被动土压力被动土压力H H/3HKp被动土压力分布被动土压力分布 墙后破裂面外形墙后破裂面外形45/290+pp=sh=tg2(45pp=sh=tg2(45+f/2 )gz +f/2 )gz ；令；令Kp=tg2(45Kp=tg2(45+f/2 )+f/2 )直线分布直线分布合力合

9、力 Ep=1/2 Kp gH2 Ep=1/2 Kp gH2作用点：底部以上作用点：底部以上1/3H1/3H处处滑裂面方向：与程度夹角滑裂面方向：与程度夹角4545-f/2 -f/2 Ppsvs1.1.自动土压力自动土压力( (二二) ) 填土为粘性土填土为粘性土)245(2)245(2soohatgcztgpaaKczK2PasvsHKaHKa-2c KaZ0Ea2c Ka(H-Z0)/3自自动动区区自动土压力分布自动土压力分布zz0 2220112()222aaaacEKHzKHcHK总自动土压力总自动土压力2.2.被动土压力被动土压力2oo4545222ptgzctgphKzc Kppss

10、svPp一、自动土压力一、自动土压力当当b=d=a=0b=d=a=0时，即：时，即：墙背光滑、垂直，墙背光滑、垂直，填土外表程度时填土外表程度时与朗肯土压力实际一致与朗肯土压力实际一致7.3 7.3 库仑土压力实际库仑土压力实际二二 被动土压力被动土压力2222cossinsincoscos1coscospK212ppEH K求解方法类似自动土压力求解方法类似自动土压力变化变化, ,取假设干滑裂面取假设干滑裂面, ,使使E E最小最小dE/ddE/d =0, =0, 求得求得，得到：得到：WRE库伦土压力分布土压力分布212ppppdz KdEpzKdzdz三、朗肯和库仑土压力实际的比较三、朗肯和库仑土压力实际的比较一分析方法一分析方法朗肯朗肯库仑库仑土体内各点均处于极土体内各点均处于极限平衡状态限平衡状态刚性楔体刚性楔体, ,滑面上处滑面上处于极限平衡状态于极限平衡状态极限应力法极限应力法滑动楔体法滑动楔体法极限平衡形状极限平衡形状二计算误差二计算误差-朗肯土压力实际朗肯土压力实际墙背垂直墙背垂直实践实践 d 0郎肯自动土压力