一级建造师市政公用工程管理与实务考试必备讲义汇编 城市桥梁篇一零三

第五章挡土墙上的土压力5.1概述5.1.1挡土墙的用途建筑物建筑物挡土墙地下室散体材料桥台5.1.2挡土墙的类型1)按结构形式分类重力式挡土墙、悬臂式挡土墙扶壁式挡土墙、加筋土挡土墙土重W填土土重W5.1.3土压力的种类1)静止土压力e0挡土结构不发生任何方向的移动时，土体作用于墙背的土压力。2)主动土压力ea挡土结构物+△-△土压力0+△-△e0epea背离土体发生位移或转动，使土体达到主动极限平衡状态时的土压力。3)被动土压力ea天然土沿垂直截面或挡土结构物背向着土体产生一定的位移或转动，使土体达到被动极限平衡状态时的土压力。5.1.4影响土压力的因素挡土墙位移的大小与方向挡土墙的形状挡土墙背后填土的性质挡土墙的材料5.1.5土坡稳定的意义天然土坡与人工土坡。土坡稳定性分析计算。土坡支护结构的设计与施工。5.2静止土压力计算

挡土墙不发生任何的位移，墙背后的土体处于弹性平衡状态。5.2.1计算公式及分布e0=K0γZK0－静止土压力系数。ZdZe0=0e0=K0γHE0经验值：砂土K0＝0.34~0.45；粘性土K0=0.5~0.7半经验公式：K0＝1－sinφ`5.2.2静止土压力的应用地下室外墙地下室的外墙都有内隔墙支挡，位移与转角为0。岩基上的挡土墙挡土墙的基础与岩石基础牢固联结，墙不能位移与转动。拱座拱座不允许产生位移与转动。拱座水闸、船闸的边墙等。例题设计一位于岩基上的挡土墙，墙背后的填土为砂土，重度γ＝18.5kN/m3，φ`＝300，计算挡土墙上的土压力。解：按半经验公式计算静止土压力系数K0＝1－sinφ`＝0.5墙底处的土压力：e0=K0γH=55.5kPa总土压力：E0=1/2*e0*H=166.5kN/m挡土墙H=6m填土166.5kN/m55.5kPa

H/35.3郎肯土压力理论

表面水平的半无限土体，处于极限平衡状态，当挡土墙的墙背光滑、竖直时，可按以下公式计算。实际上郎肯把挡土墙作为了一虚构的挡土墙，即把它作为了填土的一部分。5.3.1无粘性土的土压力1)主动土压力

虚构挡土墙取一单元体，σ1=σz=γz，作用在侧面的压力为σ3=σx=K0γz，当其处于极限平衡状态时，有：σ3＝σ1tg2(450-φ/2)=σ1

Kaσ3即为其作用于挡土墙上的主动土压力ea。主动土压力系数zdzσz=γzσx=K0γz主动膨胀450-φ/2450-φ/2450-φ/2450-φ/2被动压缩0τfσφCeaepK0γzγz-△HBAABBAZγHKaγHKa2C(Ka)1/2H/3EaEa粘性土ea＝σ1tg2(450-φ/2)－2Ctg(450-φ/2)＝γZKa－2C(Ka)1/22)被动土压力砂土ep＝σ3tg2(450＋φ/2)＝γZKp粘性土ep＝γZKp＋

2C(Kp)1/2被动土压力系数＋△HBAABBAZγHKaγHKp+2CH(Kp)1/2H/3EpEp2C(Kp)1/2郎肯土压力理论实质上就是把挡土墙作为了土体的一部分，从土中一点的应力状态出发，推导出主动和被动极限平衡状态时的ea=e3，ep=e1，作为该点的主动土压力和被动土压力，从而确定沿墙背的土压力强度分布图，进而计算出作用在每延米墙背上的土压力。5.4库仑土压力理论

把挡土墙后滑动楔体作为一刚体，当其达到极限平衡状态时，用静力平衡方程解出作用于墙背的土压力。基本假设挡土墙向前移动；墙背填土沿AB和填土中的某一平面BC同时下滑，形成滑动楔体△ABC；楔体△ABC处于极限平衡状态，不计其本身的压缩；楔体△ABC对墙背的推力即为主动土压力Ea。H-△βεαABCδEaφRWHzγZKaγHKaRWEaW与Ea的夹乐角为艰18甲00-[播ψ+季(α-股φ)]W与Ea的夹禽角ψ妖＝鲁900-ε-柏δ按比碰例画展出，扫取不尿同的α，找闸出Ea的最劳大值讲即为Ea。无粘能性土计算休被动蛇土压垂力时术，Ep应作曾用在灵墙背恩法线阿的上将侧，若方向施向下蒸。其劫他分速析与课主动鸭土压振力一叶样。郎肯情土压扰力理版论表煎示的劫土压已力与蕉库仑心土压港力理捐论的章表示叉形式黎是一吊样的迟，但刃其土订压力纲系数沃是不班同的在库颤仑土决压力留理论听中，麦如果闷垂直ε＝0兄，墙北背光密滑δ＝0调，填膏土水天平β＝0盏，则泽库仑册公式怠将与重郎肯屈公式扶一致坦，所泥以说乏，郎粮肯土全压力两理论婚是库粘仑土闲压力蔬理论意的一趴种特剩殊形螺式。库仑概主动笨土压萝力与喷被动某土压炸力分我布均吓呈三宪角形胶，但是应注傻意，峰墙背老不垂秃直时身，其送不应社为正秒三角访形分饶布。5.旗5头几酱种常倒见情揪况的钞土压罢力5.昂5.抗1焰粘性称土应港用库临仑土害压力根据汉抗剪祖强度锻相等肚原理粘性雪土抗钳剪强到度穿τf=σ节tg辟φ+妇c等值明抗剪暴强度稀τf=σ伸tg男φD令以鼓上二袖式相举等，诱得：σt泳gφ劣+＝绿σt薪gφDtg越φD=稍tg应φ＋勇c准/σφD＝t怠g-1(地tg拨φ＋迅c昨/σ唯)上式低中的浙σ应堡为滑盈动面宜上的熔平均愁法向弟应力魔，常核用Ea作用佳点处妨的自喜重应葬力代浓替，腔即＝好2/昏3γ讽H。根据扯土压些力相假等原嚷理而为简献化计滨算，腐以郎臣肯土论压力额这一董特殊慌情况困计算晒：Ea=1锻/2γH2tg2(450-φ/2)-2CH理tg(450-φ/2)+扬2c2/γ令上惰式等暑于1/介2却γH2tg2(450-φD/2)[砂土仇的主停动土舞压力]，得像：tg(450-φD/2)＝tg(450-φ/2)-柱2问c/卧(γH涉)上式胆计算晓考虑伴了粘飘聚力明与墙械高的录影响代。但验没有形计入转挡土梦墙边范界条烘件对φD的影蜓响，骆存在及一定棉的误车差。5.纺5.可2败填殃土表退面作丢用均壮布荷街载把q偏视为妄虚构狂的填奏土γh砖`的自是重产怒生的碍。Ea=1浙/2γH2Ka+q听HKaHh`qEa5.间5.宽3悟挡子墙背捐后填洲土分殃层贱第①词层土帽按郎研肯土阵压力灰计算铲第雹②层咬土捕把据第①招层土育的自州重作圣为均幼布荷锦载作墙用在裕第廊②层马土上页。h1`=输(γ1h1)/γ2γ1h1Ka1①γ1h1φ1②γ2h2φ2Hh1h2h1`γ2(h1`+h2)Ka25.唤5.雪4尾填剪土中矩有地坊下水恐应溪将土岁压力红与水递压力鲁分别亏计算径。计算光地下川水位荡以下弟土层布的主捆动土烦压力沸时，惠应采打用浮税重度腔和有同效内辞聚力音、有悬效内毁摩擦撞角。作用简在墙丈背的蹈压力梅应为蚕主动搁土压按力加迎水压感力。Hh1h2γh1φ

γ`h2φ`γh1KaγW

h2γ`h2K`a对砂舟土、近粉土苏采用亦水、容土分拉算；粘性砌土根速据工惜程经禽验，送采用套分算暂或合味算。5.杜5.尿5危建写筑地蹄基基诊础设则计规椒范（早GB雀50难00品7-具20轨02馅）法垃建徐筑边妈坡工苍程技孕术规瓶范（屈GB跟50陷33雁0-革20踢02办）法计算印模型半见下惜图Ea=ψc1/认2γH2Ka式中营ψc1－第主动床土压悼力增膝大系听数。究土坡贸高度抱小于绣5m股时，畏宜取撑1；东5～抚8m松时，捉宜取糊1.籍1；全大于沟8m已时，培宜取哀1.栗2。Ka－可根帽据挡蛾土墙塔的排州水条望件和扶填土浇的质溜量查贿表确泛定。HqⅠ类查碎孟石土毕中义密暮ρd≥2炼.0横t/更m3Ⅱ类益砂钞土浓中密限ρd≥1钞.6剑5t许/m3Ⅲ类粮粘古土夹膛块石街ρd≥1单.9旅0t剧/m3Ⅳ类惊粉质竹粘土阁ρd≥1纵.6剩5t做/m35.婆5.内6组建竟筑边播坡工湖程技雁术规单范（愉GB隙50座33卫0-幕20狗02父）法据支醒护结弱构顶借端a揪处作起用有顿分布李线荷狡载QLeh,昌ma持x=(抹2QL/h)(Ka)1/英2据支嗽护结筐构顶讲端a窜处作湾用有农宽度鸟b的倒均布巷荷载钩qL；ehk=KaqLβ=450+φ/2QLaHheh,maxβφaHehβqLβb土压盏力的骄计算贸常应竖用于猾边坡形支护客结构段的设弊计中多，如什：人磁工边高坡的遮支护赢设计千、基谷坑开雀挖的砖支护逐设计增、高宜路堤璃的边战坡支东护设湖计。慢详见啦各《瓶规范帖》。例题棒已蔬知某撤挡土歌墙高贸h=犹6.越00羞m，睁墙背峰垂直愤、光偷滑，痕墙后宽填土蜓水平练，其然他条速件见惠图所瞎示。晨示计垒算作亡用在嗽挡土雅墙上授的主贱动土茎压力拒。q=19kN/m2H=6h1=2h2=4γ

1=19.0kN/m3C1=10kPa,φ=160γ

2=20.0kN/m3C2=0,φ=3005.贿6庙重嫁力式挥挡土剃墙设蒸计配在开储挖明防堑、秧填方都陡坎知边界疤地段竹，为纱支挡弟土体号，保堤证其扎稳定萍而修迹建的宿结构化物称瞒为挡踢土墙肌。满依靠泼墙体辅本身龙的重表量抵咬抗土宏压力躲的挡蜘土墙葵称为此重力堆式挡斯土墙绸。5.布6.始1汤构那造要宜求（蛛GB奶50错00文7）适用吨于高捞度H法<6裤m、宫地层忠稳定贼、开休挖土务石方踩时不约会危耽及相柿邻建良筑物席安全叛的地丝式段；挡土欠墙的惕基底怀可设贡置逆跨坡。土质呢地基顿：<夺1:级10岩质尾地基容：<恳1:膛5块石算挡土但墙的摔墙顶诵宽度苦不宜街小于草40昏0m睬m；优混凝厘土挡蹲土墙嚼的墙威顶宽划度不炸宜小拿于2影00土mm至。基础绪埋置舍深度私，应扑根据状地基哗承载秤力、鸣水流盈冲刷槐、岩联石裂浑隙发般育、明风化土程度停及预骡计滑蜡裂面芬的深腿度等肠因素撑综合份确定霜。土价质地歌基不肢宜小早于0鸣.5反m；伐岩质尖地基桨不宜帖小于狂0.适3m妄。应每宪隔1陷0～勇20踩m设跟置一企道伸柏缩缝删。当墙地基神有变型化时导宜加钟设沉勉降缝狠。在意挡土绑结构炎的拐茄角处列，应害采取床加强歇的构哄造措串施。(G办B5康03蚕30秤)规贯定：当采敬用重食力式乖挡土闭墙时蚂，土嚷质边呆坡不党宜大父于8滨m，羊岩质迅边坡仆不宜打大于糊10艘m。5.数6.固2咏稳锋定性搞验算1)史抗滑微移稳送定性宋验算[(Wn+Ean)μ]碍/(Eat-Wt)≥掩1.骗3Wn=Wc启os接αoWt=W梦si伏nαoEat=巩Easi架n(α-壤αo-而δ)Ean=Eaco寇s(α-条αo-泪δ)式中μ－土似对挡田土墙警基底境的摩茶擦系挣数，追由试机验确跑定，赖也可复按表律选用序。WEaδαoαbδ－土仍对挡枪土墙痒墙背堂的摩外擦角评，可挠按表源选用惕。安全水系数2)耐抗倾消覆验特算(Wx0+Eazxf)/Eazzf≥寇1.填6Eax=Easi乎n(α-切δ)Eaz=Eaco减s(α-斜δ)xf=b-c逆otαzf=z-t踪蝶atα0WEaδox0xfbz0zαoα3)搭整体据滑动奴稳定穿性验恒算土质串边坡舰采用虏圆弧寸法验刃算；隶岩质供边坡岁可采贺用平屠面滑毯动法档验算调。4)恭重力宗式挡教土墙甩地基执承载杀力验链算基底辱合力会的偏努心距部不应姐大于倡0.英25货倍基奸础的中宽度及。挡土循墙基闻底产盲生的句平均箩压力pk应满朵足：pk≤fa当偏之心荷露载时后，pkm体ax≤1警.2fa式中pk－相漂应荷盛载效锻应标较准组都合时姐，挡义土墙蹈底面柄处的骆平均美压力赴；fa－修衰正后航的地亲基承浑载力族特征畏值。pk=(Fk+Wk)/b式中Fk－相冰应荷扫载效伶应标缴准组挪合时惨，上期部传狐递的对荷载剖。5)弓挡土弃墙墙俩身结测构强委度的桑验算1－队1剖第面的份剪应写力验虏算墙背蒜材料片的压矩力验重算115.析6.姐3习反狗滤层塑设计在泄捕水孔声进水浙侧应周设置舌