土压力及挡土结构.ppt

学习要求:掌握土压力的基本概念与常用计算方法,初步具备将土压力理论应用于一般工程问题的能力。、主动、被动土压力的形成条件;;、成层土、有地下水情况的土压力计算。基本内容:概述静止土压力计算朗肯土压力理论库仑土压力理论挡土结构设计土压力及挡土结构概述土压力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向压力。挡土墙(或挡土结构)是防止土体坍塌的构筑物,在房屋建筑、水利、铁路工程以及桥梁中得到广泛应用,由于土压力是挡土墙的主要外荷载。因此,设计挡土墙时首先要确定土压力的性质、大小、方向和作用点。土压力的计算是个比较复杂的问题。它随挡土墙可能位移的方向分为主动土压力、被动土压力和静止土压力。土压力的大小还与墙后填土的性质、墙背倾斜方向等因素有关。(a)支撑土坡的挡土墙;(b)堤岸挡土墙(c)地下室侧墙;(d)拱桥桥台挡土墙土压力的大小及其分布规律受到墙体可能的移动方向、墙后填土的种类、填土面的形式、墙的截面刚度和地基的变形等一系列因素的影响。根据墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态,土压力可分为以下三种:静止土压力:当挡土墙静止不动,土体处于弹性平衡状态时,土对墙的压力称为静止土压力,一般用E0表示。主动土压力:当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时,作用在墙上的土压力称为主动土压力,一般用Ea表示。被动土压力:当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时,作用在挡土墙上的土压力称为被动土压力,用Ep表示。挡土墙上的土压力墙体位移δ与土压力E的关系压力的计算理论主要有古典的朗肯理论(Rankine,1857)lomb,1773)理论。挡土墙模型实验、原型观测和理论研究表明:在相同条件下,主动土压力小于静止土压力,而静止土压力又小于被动土压力,亦即Ea<E0<Ep挡土墙完全没有侧向位移、偏转和自身弯曲变形时,作用在其上的土压力即为静止土压力,此时墙后土体处于侧限应力状态(弹性平衡状态),与土的自重应力状态相同。半无限土体中z深度处一点的应力状态,巳知其水于面和竖直面都是主应力面。作用于该土单元上的竖直向主应力就是自重应力sz=gz,则水平向自重应力(静止土压力强度):s0=K0gz式中,K0—土的侧压力系数或静止土压力系数,对于正常固结粘性土,可近似按K0≈1-sin′(Jaky,1944),(′为土的有效内摩擦角)。g—墙后填土重度。静止土压力计算静止土压力强度分布沿墙高呈三角形分布。若墙高为H,则作用于单位长度墙上的总静止土压力E0为:E0的作用点应在墙高的1/3处。,静止土压力强度可按下式计算:式中,gi—计算点以上第i层土的重度;hi—计算点以上第i层土的厚度;q—填土面上的均布荷载。,地下水位以下对于透水性的土应采用有效重度g′计算,同时考虑作用于挡土墙上的静水压力。(如后图),作用在单位长度上的静止土压力可根据土楔体ABB′的静力平衡条件导出如下:e为墙背倾角,而E0与水平方向的夹角a;E0的作用点在距墙底h/3处。,常用的有两种理论:朗肯土压力理论和库仑土压力理论,均以极限平衡为基础,现分述如下: