挡土结构物上的土压力gai

主要内容§7.1

概述(一、类型；二、静止土压力)§7.2朗肯土压力理论(理论；主动与被动土压力；例题)§7.3库仑土压力理论(假定；库仑土压力；例题)§7.4土压力计算方法的一些问题*§7.5挡土墙设计(类型；挡土墙计算；体型与构造)第七章挡土结构物的土压力§7.6新型挡土结构§7.1土压力概述土压力通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力E填土面码头桥台E隧道侧墙EE返回本章一、土压力类型被动土压力主动土压力静止土压力土压力1.静止土压力

挡土墙在压力作用下不发生任何变形和位移，墙后填土处于弹性平衡状态时，作用在挡土墙背的土压力Eo2.主动土压力

在土压力作用下，挡土墙离开土体向前位移至一定数值，墙后土体达到主动极限平衡状态时，作用在墙背的土压力滑裂面Ea3.被动土压力

播放动画播放动画Ep滑裂面在外力作用下，挡土墙推挤土体向后位移至一定数值，墙后土体达到被动极限平衡状态时，作用在墙上的土压力4.三种土压力之间的关系

-△+△+△-△Eo△a△pEaEoEp对同一挡土墙，在填土的物理力学性质相同的条件下有以下规律：1.Ea

＜Eo

＜＜Ep2.

△p

＞＞△a二、静止土压力计算作用在挡土结构背面的静止土压力可视为天然土层自重应力的水平分量

K0h

hzK0zzh/3静止土压力系数静止土压力强度

静止土压力系数测定方法：

1.通过侧限条件下的试验测定2.采用经验公式K0

=1-sinφ’

计算3.按相关表格提供的经验值确定静止土压力分布

土压力作用点三角形分布

作用点距墙底h/3

§7.2朗肯土压力理论一、朗肯土压力基本理论1.挡土墙背垂直、光滑2.填土表面水平3.墙体为刚性体σz=zσx＝K0zzf=0pa＝Kazpp＝Kpz增加减小45o-/245o＋/2大主应力方向主动伸展被动压缩小主应力方向返回本章pappfzK0zf=c+tan土体处于弹性平衡状态主动极限平衡状态被动极限平衡状态水平方向均匀压缩伸展压缩主动朗肯状态被动朗肯状态水平方向均匀伸展处于主动朗肯状态，σ1方向竖直，剪切破坏面与竖直面夹角为45o-/245o-/245o＋/2处于被动朗肯状态，σ3方向竖直，剪切破坏面与竖直面夹角为45o＋/2二、主动土压力45o＋/2h挡土墙在土压力作用下，产生离开土体的位移，竖向应力保持不变，水平应力逐渐减小，位移增大到△a，墙后土体处于朗肯主动状态时，墙后土体出现一组滑裂面，它与大主应力面夹角45o-/2，水平应力降低到最低极限值z(σ1)pa(σ3)极限平衡条件朗肯主动土压力系数朗肯主动土压力强度zh/3EahKa讨论：当c=0,无粘性土朗肯主动土压力强度h1.无粘性土主动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处2c√KaEa(h-z0)/3当c＞0,粘性土h粘性土主动土压力强度包括两部分1.土的自重引起的土压力zKa2.

粘聚力c引起的负侧压力2c√Ka说明：负侧压力是一种拉力，由于土与结构之间抗拉强度很低，受拉极易开裂，在计算中不考虑负侧压力深度为临界深度z01.粘性土主动土压力强度存在负侧压力区（计算中不考虑）2.合力大小为分布图形的面积（不计负侧压力部分）3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底(h-z0)/3处z0hKa-2c√Ka三、被动土压力极限平衡条件朗肯被动土压力系数朗肯被动土压力强度z(σ3)pp(σ1)45o－/2hz挡土墙在外力作用下，挤压墙背后土体，产生位移，竖向应力保持不变，水平应力逐渐增大，位移增大到△p，墙后土体处于朗肯被动状态时，墙后土体出现一组滑裂面，它与小主应力面夹角45o－/2，水平应力增大到最大极限值讨论：当c=0,无粘性土朗肯被动土压力强度1.无粘性土被动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处hhKph/3Ep当c＞0,粘性土粘性土主动土压力强度包括两部分1.土的自重引起的土压力zKp2.

粘聚力c引起的侧压力2c√Kp说明：侧压力是一种正压力，在计算中应考虑1.粘性土被动土压力强度不存在负侧压力区2.合力大小为分布图形的面积，即梯形分布图形面积3.合力作用点在梯形形心土压力合力hEp2c√KphKp＋2c√Kphp四、例题分析【例】有一挡土墙，高6米，墙背直立、光滑，墙后填土面水平。填土为粘性土，其重度、内摩擦角、粘聚力如下图所示，求主动土压力及其作用点，并绘出主动土压力分布图h=6m=17kN/m3c=8kPa=20o【解答】主动土压力系数墙底处土压力强度临界深度主动土压力主动土压力作用点距墙底的距离2c√Kaz0Ea(h-z0)/36mhKa-2c√Ka五、几种常见情况下土压力计算1.填土表面有均布荷载（以无粘性土为例）

z＋qh填土表面深度z处竖向应力为(q+z)AB相应主动土压力强度A点土压力强度B点土压力强度若填土为粘性土，c＞0临界深度z0z0＞0说明存在负侧压力区，计算中应不考虑负压力区土压力z0≤0说明不存在负侧压力区，按三角形或梯形分布计算zq2.成层填土情况（以无粘性土为例）

ABCD1，12，23，3paApaB上paB下paC下paC上paD挡土墙后有几层不同类的土层，先求竖向自重应力，然后乘以该土层的主动土压力系数，得到相应的主动土压力强度h1h2h3A点B点上界面B点下界面C点上界面C点下界面D点说明：合力大小为分布图形的面积，作用点位于分布图形的形心处3.墙后填土存在地下水（以无粘性土为例）

ABC(h1+h2)Kawh2挡土墙后有地下水时，作用在墙背上的土侧压力有土压力和水压力两部分，可分作两层计算，一般假设地下水位上下土层的抗剪强度指标相同，地下水位以下土层用浮重度计算A点B点C点土压力强度水压力强度B点C点作用在墙背的总压力为土压力和水压力之和，作用点在合力分布图形的形心处h1h2h六、例题分析【例】挡土墙高5m，墙背直立、光滑，墙后填土面水平，共分两层。各层的物理力学性质指标如图所示，试求主动土压力Ea，并绘出土压力分布图

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

=2mh2

=3mABCKa1＝0.307Ka2＝0.568【解答】ABCh=5mh1=2mh2=3mA点B点上界神面B点下界面C点主动土压楼力合力10.药4kP彼a4.2级kPa36.列6kP医a71.肆6x=种10.脖4*(温4/3毙)+1应2.6虫*3.阻5+4携8.6剂*4X=3料.53耕m合力的辛作用点愉距上面浊距离为3.5放3m§7.焰3库仑土压笋力理论一、库仑裕土压力基泻本假定1.墙后孟的填土是放理想散粒厉体2.滑动妙破坏面为肢通过墙踵搅的平面3.滑动桃土楔为一返刚塑性体吉，本身无掌变形二、库群仑土压凳力αβδGhCABq墙向前汁移动或淋转动时蛋，墙后岁土体沿美某一破专坏面BC破坏，土笔楔ABC处于主富动极限怖平衡状他态土楔受力邻情况：3.墙徐背对土奋楔的反脊力E,大小未知解，方向与手墙背法线惰夹角为δER1.土颠楔自重G=△ABC,方向竖直佣向下2.号破坏面违为BC上的反士力R,大小未知坐，方向与拆破坏面法马线夹角为返回本章土楔在院三力作陈用下，蚊静力平蚂衡αβδGhACBqER滑裂面怖是任意视给定的生，不同艘滑裂面损得到一好系列土牌压力E，E是q的函数，E的最大值Emax，即为墙慎背的主迹动土压看力Ea，所对应阅的滑动面伯即是最危决险滑动面库仑主茫动土压蹄力系数烘，查表寺确定土对挡土彩墙背的摩骆擦角，根作据墙背光体滑，排水纳情况查表园确定主动土茂压力与涛墙高的琴平方成冬正比主动土压光力强度主动土压辛力强度沿柱墙高呈三吗角形分布捧，合力作够用点在离柄墙底h/3处，方糠向与墙搁背法线第成δ，与水平蜜面成（α＋δ）hhKahαβACBδαEah/3说明：土压力疫强度分孟布图只躺代表强配度大小功，不代拳表作用歇方向主动土压丢力三、例早题分析【例】挡土墙高顾4.5m，墙背俯哪斜，填写土为砂领土，=17.木5kN/仙m3，=30o，填土坡棍角、填土喝与墙背摩布擦角等指惊标如图所期示，试按隐库仑理论御求主动土宰压力Ea及作用冤点α=10oβ=15oδ=20o4.5mABα=10oEah/3【解答】由α=10o，β=15o，=30o，δ=20o查表得煮到土压力作晨用点在距傅墙底h/3=1也.5m处§7.景4土压力计跑算方法讨齿论一、朗令肯与库尊仑土压梨力理论域存在的踩主要问餐题朗肯土损压力理直论基于土单元载体的应粉力极限瓜平衡条佛件建立的，侵采用墙背竖直屑、光滑、抛填土表面哄水平的假定，睛与实际情最况存在误参差，主动土压忠力偏大，勺被动土压驰力偏小库仑土蜻压力理蔑论基于滑动块巴体的静饶力平衡志条件建立的厘，采用破坏面荡为平面的假定，府与实际情晓况存在一来定差距（带尤其是当港墙背与填麻土间摩擦燥角较大时晃）二、三南种土压树力在实慕际工程诵中的应弯用挡土墙直博接浇筑在予岩基上，迈墙的刚度魔很大，墙娘体位移很响小，不足尸以使填土子产生主动究破坏，可挂以近似按仙照静止土玻压力计算岩基E0返回本章挡土墙产既生离开填搞土方向位越移，墙后缓填土达到泻极限平衡剧状态，按绩主动土压塑力计算。物位移达到晴墙高的0锋.1%～0.3%仿,填土就宁可能发生脸主动破坏相。Ea30%Ep挡土墙产送生向填土序方向的挤厚压位移，自墙后填土赶达到极限凑平衡状态耀，按被动什土压力计首算。位移哥需达到墙确高的2%～5%,工歉程上一蜻般不允恢许出现浊此位移供，因此舒验算稳套定性时例不采用猛被动土宜压力全忆部，通彼常取其聋30％三、挡土蝇墙位移对识土压力分无布的影响挡土墙图下端不扬动，上燃端外移执，墙背冻压力按搏直线分把布，总抗压力作耍用点位阵于墙底涂以上H/3挡土墙卡上端不怠动，下饱端外移垄，墙背率填土不赶可能发纠生主动胞破坏，降压力为羡曲线分该布，总滩压力作耻用点位拴于墙底捏以上约H/2挡土墙旧上端和桐下端均摄外移，横位移大宏小未达迟到主动王破坏时幸位移时森，压力稠为曲线凳分布，原总压力烛作用点功位于墙介底以上甲约H/2,当位移超听过某一值梦，填土发抵生主动破宴坏时，压岩力为直线总分布，总炼压力作用宫点降至墙皮高1/3械处H/3H/2H/3四、不同楚情况下挡滔土墙土压所力计算1.墙砖后有局摧部均布役荷载情茅况局部均订布荷载踢只沿虚羡线间土受体向下叫传递，糠由q引起的侧摔压力增加钓范围局限沈于CD墙段2.填诞土面不峡规则的毕情况填土面不荡规则情况滑，采用作武图法求解预，假定一窃系列滑动腹面，采用米静力平衡逗求出土压嫁力中最大伶值3.墙诉背为折年线形情须况墙背由片不同倾娘角的平售面AB和BC组成，先肯以BC为墙背计酸算BC面上土压喷力E1及其分布甲，然后以AB的延长线AC作为墙背脸计算ABC面上土压遣力,只计夫入AB段土压程力E2，将两者三压力叠款加得总燥压力五、《齿规范》腐土压力受计算公聋式BACCE2E1hδEazqαβABpapb主动土压关力其中：yc为主动施土压力绳增大系壶数分布情况§7.发5爬挡土墙浙设计一、挡土窗墙类型1.重芽力式挡考土墙块石或缴素混凝鸟土砌筑喇而成，对靠自身乡丰重力维瓶持稳定殊，墙体葛抗拉、缸抗剪强倘度都较装低。墙环身截面因尺寸大骗，一般盒用于低纪挡土墙狂。2.悬臂鬼式挡土墙钢筋混赌凝土建冒造，立企臂、墙栗趾悬臂苍和墙踵悬悬臂三吓块悬臂枪板组成双，靠墙灶踵悬臂仓上的土脂重维持状稳定，广墙体内护拉应力乎由钢筋虫承担，扁墙身截虏面尺寸洪小，充栗分利用另材料特援性，市驾政工程席中常用墙顶墙基墙趾墙面墙背墙趾墙踵立壁钢筋返回本章3.扶壁捷式挡土墙针对悬萍臂式挡糖土墙立评臂受力嘱后弯矩况和挠度械过大缺爱点，增农设扶壁赞，扶壁研间距（0.8～1.0）h，墙体稳垒定靠扶钟壁间填醒土重维楼持4.锚定恭板式与锚居杆式挡土跌墙预制钢筋例混凝土面单板、立柱雪、钢拉杆砍和埋在土至中锚定板戏组成，稳愚定由拉杆陈和锚定板昆来维持墙趾墙踵扶壁墙板锚定板基岩锚杆二、挡土绕墙计算（一）.席稳定性验迟算：（二）河.地基谅承载力呀验算挡土墙计幼算内容（三）.蒜墙身强度铲验算2、抗滑忽稳定1、抗倾尘覆稳定分析：套作用在良挡土墙寒上的力1、挡墙申自重G：方向漆垂直向活下。2、土压脏力：常袄为Ea，若基础波有一定埋难深，则埋牵深部分可转能出现Ep，设计时已，略去不夫计。3、基底想反力：循竖直反秤力ΣN和水平反糕力（摩阻祸力）ΣH。1、抗倾泥覆验算zfEaEazEaxGaa0d抗倾覆稳屈定条件:挡土墙在笑土压力作等用下可能度绕墙趾O点向外此倾覆Oxfz抗倾覆岁力矩：倾覆力带矩：(一）稳录定性验算挡土墙膊抗倾覆螺验算(详图)2、抗滑率移验算抗滑稳搜定条件:EaEanEatdGGnGtaa0O挡土墙在麦土压力作谱用下可能健沿基础底猜面发生滑婚动m为基底摩霞擦系数，炎根据土的昨类别查表辽得到抗滑力：滑动力添：挡土墙抗头滑移验算(详图)三、重力钻式挡土墙伯的体型与雹构造1.墙背键倾斜形式重力式茂挡土墙户按墙背华倾斜方顷向分为仰斜、直喘立和俯斜三种形睛式，三姐种形式贯应根据耗使用要挖求、地宰形和施阿工情况订综合确秧定（二）赔承载力验受算与一般偏掠心受压基格础验算方咸法相同应满足：fa——地基承载蒙力设计值敲，详见浅掠基础设计（三）、灰墙身强度甘验算(详例题)验算任意有墙身截面烫处的法向嫁应力和剪剃切应力，洽满足墙身辞材料强度辈的容许值蝴，截面转折贸和急剧变锡化处的典址型截面，巡寿应分别验菠算，2.挡金