土压力(4).ppt

第八章土压力,EarthPressure,黑龙江大学建筑工程学院,主要内容8.1概述8.2挡土墙侧的土压力*8.3朗肯土压力理论*8.4库伦土压力理论*8.5朗肯理论与库伦土压力理论的比较,山体滑坡,8.1概述Introduction,挡土墙的用途,挡土墙发生事故的例子,多瑙河码头岸墙滑动,1952年，岸墙长528.2米，高14米，由钢筋砼沉箱建成，接近完成时，大规模向前滑移达6米，长203米,英国伦敦铁路挡土墙滑动图,1905年，重力式砼结构，墙高9.5米，最大厚4.6米，正常使用13年，1918年，半小时内大规模向前滑移达6.1米，长162米。伦敦粘土，长期荷载作用，c降低，强度降低。,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。,一.土压力定义,二.土压力类型,1、静止土压力E0,墙土间无位移，墙后填土处于弹性平衡，此时墙背上的土压力称为静止土压力。,2、主动土压力Ea,墙发生离开土体方向的位移，墙后土体达到极限平衡状态，这时土压力减小至最小，称为主动土压力。,3、被动土压力Ep,墙发生挤向土体的位移，墙后土体达到极限平衡状态，这时土压力达到最大值，称为被动土压力,4、三种土压力大小关系,8.2挡土墙侧的土压力At-restsoilpressure,一、土压力计算公式,1)经验值：砂土0.340.45;粘性土0.50.7,2)半经验公式：,K0-静止土压力系数,Alpan,I.(1967),E0,H,静止土压力的分布,二、总静止土压力,求分布荷载的等效集中作用,三、应用,地下室外墙、岩基上的挡土墙、拱座,8.3朗肯土压力理论Rankine,一、基本假设,(1)墙背竖直、光滑,(2)填土面水平,二、主动土压力,1、主动土压力集度,粘性土,临界深度,2、合力三角形面积,无粘性土,粘性土,Ea,H,无粘性土的主动土压力强度分布图,Ea,H,粘性土的主动土压力强度分布图,a,d,e,b,c,三、被动土压力,1、被动土压力集度,粘性土,无粘性土,被动土压力系数,2、合力三角形面积,无粘性土,粘性土,无粘性土,Ep,无粘性土的被动土压力强度分布图,H,Ep,粘性土的被动土压力强度分布图,四、几种一般情况的土压力计算,1、填土表面有连续均布荷载,1）将均布荷载换算成当量的土重，用此假想的土重代替均布荷载，填土面水平时，当量土层厚度：2）墙高假想为3）计算假想的挡土墙土体系的土压力；4）取实际的墙高部分的土压力；*计算结果：以无粘性土的主动土压力为例：相当于无超载，只是竖向压应力增加了,Ea,填土面有均布荷载的土压力计算,2、成层填土,3、墙后填土有地下水,1）地下水对土压力影响的两个方面a）土性：砂土：影响较小粘性土：降低抗剪强度指标；b）总压力：增大2）土压力计算a）水下土采用有效重度b）计算自由水引起的压力,水另外计算,例题,已知：墙高7m，墙背竖直光滑，墙后填土水平，并有均布荷载20kPa作用，其余指标如图求：求主动土压力，并绘出侧压力分布图,8.4库伦土压力理论Coulomb,一、研究的课题,（1）墙背俯斜；（2）填土表面倾斜；（3）墙后填土是均匀砂性土（4）墙背粗糙,（1）挡土墙向前移动；（2）墙后填土沿墙背和填土中某一平面同时下滑，形成滑动楔体；（3）土楔体处于极限平衡状态；（4）滑动楔体为刚体；（5）楔体对墙背的推力即主动土压力Ea,二、假设条件（主动）,三、求解思路,1）构成力三角形，求解E；2）不同的滑动面坡角，有不同E；3）找出最大E即为主动土压力Ea（求极值）。,W,R,E,W,R,E,A,C,B,四、主动土压力计算,主动土压力强度沿墙高呈三角形分布,主动土压力的作用方向：与墙背的法线成角，指向墙体,库伦主动土压力的一般表达式：,或,五、被动土压力计算,W,R,E,W,R,E,A,C,B,被动土压力的库伦公式为：,或,8.5朗肯理论与库伦土压力理论的比较,一、粘性土的库仑土压力,1抗剪强度相等方法,2土压力相等方法,3广义Coulomb土压力,详见：陈学良，陶夏新（2002）粘性土挡土墙地震土压力解析解,二、填土表面均布荷载作用,1计算当量土层高度；2虚构墙背；3计算虚构墙背的高度h+H；4按虚构的墙背计算土压力；5截取实际墙背高度范围内的土压力。,三.朗金理论与库伦理论的比较,朗金土压力理论：（1）依据：半空间的应力状态和土的极限平衡条件（2）概念明确、计算简单、使用方便（3）理论假设条件（4）理论公式直接适用于粘性土和无粘性土（5）由于忽略了墙背与填土之间的摩擦，主动土压力偏大，被动土压力偏小。,库伦土压力理论：（1）依据：墙后土体极限平衡状态、楔体的静力平衡条件（2）理论假设条件（3）理论公式仅直接适用于无粘性土（4）考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背倾斜，填土面倾斜的情况。但库伦理论假设破裂面是一平面，与按滑动面为曲面的计算结果有出入。,讨论：土压力计算的几个应用问题,1朗金理论与库仑理论的比较,朗金理论：优点概念明确、公式简单，便于记忆，可用于粘性和无粘性填土。缺点假定墙背光滑、直立，填土面水平，适用范围受到限制。计算主动土压力偏大，被动土压力值偏小。库仑理论：优点比朗肯条件宽松缺点破裂面为平面的假设与实际不符，被动土压力计算误差较大。,2土