土压力及地基稳定性.ppt

概述挡土墙上的土压力朗肯土压力理论库伦土压力理论挡土墙设计地基承载力和地基破坏型式浅基础的地基临塑荷载浅基础的地基极限承载力土坡和地基的稳定性分析 第四章土压力及地基稳定性 土压力 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 挡土墙是防止土体坍塌的构筑物在房屋建筑水利工程铁路工程以及桥梁中得到广泛应用 支撑土坡的挡土墙 堤岸挡土墙 地下室侧墙 拱桥桥台 环球金融中心地下连续墙 上海南站南广场 闵行商贸 土压力 主动土压力Ea 被动土压力Ep 静止土压力E0 挡土墙上的土压力 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 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 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 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 朗肯土压力理论 朗肯土压力理论是根据半空间体的应力状态和土的极限平衡理论得出的土压力计算理论 朗肯将上述原理应用于挡土墙土压力计算时假设墙背直立 光滑 墙后填土面水平 这时 墙背与填土界面上的剪应力为零 不改变右边土体中的应力状态 当挡土墙的变位符合上述主动或被动极限平衡条件时 作用在挡土墙墙背上的土压力即为朗肯主动土压力或朗肯被动土压力 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 主动朗肯状态 被动朗肯状态 处于主动朗肯状态 1方向竖直 剪切破坏面与竖直面夹角为45o 2 处于被动朗肯状态 3方向竖直 剪切破坏面与竖直面夹角为45o 2 pa pp 主动土压力计算 主动土压力系数 无粘性土主动土压力 被动土压力系数 有一挡土墙 高5m 墙背直立 光滑 填土面水平 填土的物理力学性质如下 试求主动土压力及其作用点 并绘出主动土压力分布图 解 在墙底处的主动土压力强度为 主动土压力 例题 临界深度 主动土压力Ea作用在离墙底的距离为 主动土压力分布图 下次上课 挡土墙如图所示 求墙所受到的主动土压力 并绘出土压力分布图 解 先将均布荷载换算成第一层土的当量土重 例题 在地下水位以下 26 所以 主动土压力 求下图所示挡土墙的静止土压力E0 主动土压力Ea和被动土压力Ep 解 先将均布荷载换算成第一层土的当量土重 计算第二层土时 将第一层土与均布荷载换算成与第二层土相同的当量土重 其当量土层的厚度 例题 求静止土压力 静止土压力 2 求主动土压力 主动土压力 3 求被动土压力 被动土压力 库伦土压力理论 挡土墙如图所示 墙与土之间的摩擦角为2 3 求作用在墙上的主动土压力和它的垂直和水平分力 解 12 所以 11 31 30 查表得Ka 0 464 所以主动土压力 例题 用库仑理论计算挡土墙的主动土压力 绘出土压力分布 标明合力的方向及作用点 解 由 查表得 1 求填土表面均布荷载引起的土压力增量 2 求没有荷载作用时的总土压力 例题 3 求总土压力 4 求合力的作用点 设的作用点距A点的垂直距离为 挡土墙设计 挡土墙的类型 重力式挡土墙 悬臂式挡土墙 扶壁式挡土墙 稳定性验算 包括抗倾覆和抗滑移稳定验算 地基的承载力验算 墙身强度验算 挡土墙的计算 倾覆稳定性验算 抗倾覆安全系数 滑动稳定性验算 抗滑安全系数 墙背的倾斜型式墙面坡度的选择基底逆坡坡度墙趾台阶和墙顶宽度排水措施填土质量要求 重力式挡土墙的体型选择和构造措施 地基承载力和地基破坏型式 地基承载力 地基 地基极限承载力 正常使用极限承载力 指建筑物基础下承受上部结构荷载的土体 地基承受荷载的能力 地基土达到极限平衡条件 出现整体滑移时的承载能力 地基有足够的安全度且满足正常使用极限条件的承载力 基本概念 地基承载力和地基破坏型式 整体剪切破坏 局部剪切破坏 冲剪破坏 压力 沉降关系曲线 浅基础的地基临塑荷载 塑性区边界方程 塑性区最大深度 临塑荷载 临塑荷载偏于安全 浅基础的地基极限承载力 极限平衡状态 当土中一点的剪应力达到土的抗剪强度时 这一点的土就处于极限平衡状态 塑性区 若土体中某一区域内各点都达到极限平衡状态 这一区域就称为极限平衡区 或塑性区 地基稳定性 地基在外荷载作用下 抵抗破坏的安全 稳定程度 地基承载力 地基承受荷载的能力 极限承载力pu 地基即将丧失稳定性时的承载力 容许承载力 R 地基稳定有足够的安全度 并且变形控制在建筑物的容许范围内时的承载力 基本概念 普朗德尔极限承载力理论 1920年 普朗特尔根据塑性理论 在研究刚性物体压入均匀 各向同性 较软的无重量介质时 导出达到破坏时的滑动面形状及极限承载力公式 区 主动朗肯区 1竖直向 破裂面与水平面成45o 2 区 普朗特尔区 边界是对数螺线 区 被动朗肯区 1水平向 破裂面与水平面成45o 2 极限承载力 其中 有埋置深度d 极限承载力 其中 太沙基承载力理论 理论的滑动面 简化的滑动面 令 基本假设 1 均质地基 条形基础 重心荷载 地基破坏形式为整体剪切破坏 2 基础底面粗糙 即基础底面与土之间有摩擦力存在 3 当基础埋置深度d时 基底面以上两侧土体用相当的均布置荷载代替 局部剪切破坏 边长为b的正方形基础 直径为b的圆形基础 地基容许承载力 安全系数K 2 3 魏锡克极限承载力公式 其中 在普朗德尔理论基础上 考虑了土自重 得到条形基础在中心荷载作用下的极限承载力基本公式 基础形状的影响 方形和圆形基础 矩形基础 圆形和方形基础 偏心和倾斜荷载的影响 基础两侧覆盖层抗剪强度的影响 影响地基极限荷载的因素 地基的极限荷载不仅与土的性质有关 还与其它因素密切相关 1 地基的破坏形式 整体滑动时最大 局部破坏时居中 冲切破坏时最小2 地基土的性质 c