土压力的概念.doc

第六章 土压力第一节 土压力的概念一、名词解释1土压力：是指挡土结构物背后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。2主动土压力：当挡土墙在墙后填土作用下，离开土体方向移动或转动，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。3静止土压力：当挡土结构物在土压力作用下无任何移动或转动，墙后土体由于墙背的侧限作用而处于弹性平衡状态时，墙背所受的土压力压力称为静止土压力。4被动土压力：挡土墙在外力作用下，墙体向填土方向平移或转动，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。二、填空题1静止土压力 主动土压力 被动土压力 2极限平衡 滑裂面 最小 3增加 极限平衡 最大三、选择题1A 2C 3C 4B 5. B 6. C 7. B四、判断题1 2 3 4 5 6五、简答题简述挡土墙位移对土压力的影响？答：挡土墙是否发生位移以及位移方向和位移量，决定了挡土墙所受的土压力类型，并据此将土压力分为静止土压力、主动土压力和被动土压力。挡土墙不发生任何移动或滑动，这时墙背上的土压力为静止土压力。当挡土墙产生离开填土方向的移动，移动量足够大，墙后填土体处于极限平衡状态时，墙背上的土压力为主动土压力。当挡土墙受外力作用向着填土方向移动，挤压墙后填土使其处于极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力为被动土压力。挡土墙所受的土压力随其位移量的变化而变化，只有当挡土墙位移量足够大时才产生主动土压力和被动土压力，若挡土墙的实际位移量并未达到使土体处于极限平衡状态所需的位移量，则挡土墙上的土压力是介于主动土压力和被动土压力之间的某一数值。六、计算题答案：166.5KN/m解：=166.5KN/m第二节 朗肯土压力理论一、填空题1竖直、光滑 2墙背直立，光滑，墙后填土面水平，理想塑性体，极限平衡3 ， 4相切 5相切 6土的粘聚力 7 90.4 ;1.55二、选择题1C 2D 3A四、判断题1 2 3 4 5五、简答题1. 答：朗肯研究自重应力作用下，半无限土体内各点的应力从弹性平衡状态发展为极限平很状态的条件，提出计算挡土墙土压力的理论。2答：（1）挡土墙背垂直且是刚性的；（2）墙后填土表面水平并且无限延伸；（3）挡墙背面光滑，即不考虑墙与土之间的摩擦力。3答：朗肯假定墙背与土无摩擦，因此计算所得的主动压力系数Ka偏大，而被动土压力系数Kp偏小。六、计算题1解：（1）墙后无地下水情况总静止土压力 取中砂的静止土压力系数，可得 =230.4 KN/m作用点位于距墙底处。总主动土压力 挡土墙墙背竖直、光滑，填土表面水平，适用朗肯土压力理论。作用点位于距墙底处。（2）墙后地下水位上升情况总主动土压力 因地下水位上、下砂土重度不同，土压力分两部分计算：水上部分墙高=4.0m，重度=18.0。水下部分墙高=4.0m，用浮重度总主动土压力：总主动土压力作用点离墙底2.84m. 也可分别计算水上、水下两部分各自的作用点。水上部分的作用点，离墙顶=2.67m处；水下部分作用点，为梯形重心，离墙底1.87m处。2解：(1)静止土压力 取： =166.5 KN/m 作用点位于下处。 （2）主动土压力 根据题意挡土墙背竖直、光滑、填土表面水平，符合朗肯土压力理论，临界深度 作用点距墙底 处（3）被动土压力墙顶处土压力为：墙底处土压力为：总被动土压力作用点位于梯形的重心，距墙底2.32m处。第三节 库仑土压力理论一、填空题1理想散体，填土的破裂面为一平面，极限平衡状态，楔体，静力平衡 2墙踵 3增大 4墙背直立光滑且填土面水平 5减小 6库仑土压力二、选择题1C 2B 3D四、判断题1 2 3 五、简答题1答：是根据墙后土体处于极限平衡状态并形成一滑动楔体时，从楔体的静力平衡条件得出土压力的理论。2答：1. 墙背倾斜，具有倾角；2. 墙后填土为砂土，表面倾角为角；3. 墙背粗糙有摩擦力，墙与土间的摩擦角为，且（）4. 平面滑裂面假设；当墙面向前或向后移动，使墙后填土达到破坏时，填土將沿两个平面同时下滑或上滑；一个是墙背AB面，另一个是土体内某一滑动面BC。设BC面与水平面成角。5. 刚体滑动假设：將破坏土楔ABC视为刚体，不考虑滑动楔体内部的应力和变性条件。6. 楔体ABC整体处于极限平衡条件。3答：朗肯和库仑两种土压力理论都是研究压力问题的简化方法，两者存在着异同。一 分析方法的异同1.相同点：朗肯与库仑土压力理论均属于极限状态，计算出的土压力都是墙后土体处于极限平衡状态下的主动与被动土压力Ea和Ep。2.不同点：（1）研究出发点不同：朗肯理论是从研究土中一点的极限平衡应力状态出发，首先求出的是Pa或Pp及其分布形式，然后计算Ea或Ep极限应力法。库仑理论则是根据墙背和滑裂面之间的土楔，整体处于极限平衡状态，用静力平衡条件，首先求出Ea或Ep,需要时再计算出Pa或Pp及其分布形式滑动楔体法。（2）研究途径不同朗肯理论再理论上比较严密，但应用不广，只能得到简单边界条件的解答。库仑理论时一种简化理论，但能适用于较为复杂的各种实际边界条件应用广。六、计算题1解： 因挡土墙背非光滑，存在墙与填土的摩擦角，不能忽略不计，故不能采用朗肯土压力理论。由库仑土压力理论公式 ，查表可得 的作用点位于处，的方向与墙背的法线N成角，位于法线N的上侧。2解：1）求时的：用库仑土压力理论，根据，=5，查表得。则作用点位置在距墙底处，即。作用方向与墙背法线夹角成。2）求时的：根据，=5，查表得，则作用点同；作用方向与墙背垂直。3）经上述计算比较得知，当墙背与填土之间的摩擦角减少时，作用于墙背上的总主动土压力将增大。第四节 特殊情况下土压力的计算一填空题1 2 二计算题1.解：1）将填土表面作用的均布荷载q，折算成当量土层高度h2)将墙背向上，延长h=0.947m至点。3)以为计算挡土墙的墙背。此时，墙高为：H+h=6+0.947=6.947m4）原挡土墙顶A点主动土压力，由均布荷载q产生，其值为：5）挡土墙底A点的主动土压力 6）总主动土压力为： 2解：通常认为混凝土墙的墙背是光滑的。由已知条件，符合朗肯土压力理论。1）第一层填土为粘性土，墙顶部土压力为零，计算临界深度 式中 第一层填土的主动土压力系数。 2）上层土底部土压力强度3）下层土土压力计算，先将上层土折算成当量土层，厚度为4）下层土顶面土压力强度5）下层土底面土压力强度 6）土压力分布为两部分，上层土为；下层土为梯形befd。7）总主动土压力第五节 挡土墙设计一、名词解释1刚性挡土墙：指用砖石或混凝土所筑成的断面较大、在土压力作用下仅能发生整体平移或转动、墙身挠曲变形可忽略不计的挡土墙。2柔性挡土墙：挡土结构物自身在土压力作用下发生挠曲变形，结构变形影响土压力的大小和分布，这种类型挡土结构物称为柔性挡土墙。3重力式挡土墙：依靠墙本身重量维持其抗倾覆和抗滑移稳定性的刚性挡土墙。4扶臂式挡土墙：当墙高度较大时，为了增强立臂的抗弯性能，沿墙的纵向每隔一定距离设一道扶臂，则为扶臂式挡土墙。5悬臂式挡土墙：一般采用钢筋混凝土建造，它由立臂、墙趾悬臂和墙踵悬臂三个悬臂板组成。二、填空题1土压力 2 1025；23cm 3抗倾覆稳定验算；抗滑移稳定验算；1.5；1.3 重力式挡土墙；卸荷板式挡土墙；悬臂式挡土墙；扶臂式挡土墙；锚杆和锚定板式挡土墙；板桩墙；加筋土挡土墙5墙体自重；仰斜式；直立式；俯斜式；仰斜式；直立式；俯斜式；仰斜式 三、选择题1B 2D 3B 4A 5A 6A 7A 8.A四、判断题1 2 3 4五、计算题解：1）初定挡土墙断面尺寸设计挡土墙顶宽1.0m,底宽5.0m。墙自重2）土压力计算根据题意应用库仑土压力理论，计算作用于墙上的主动土压力。主动土压力系数，据已知=30，=20，=10，=10查图，得=0.46。由公式 土压力的竖向分力土压力的水平分力3）抗滑稳定验算墙底对地基中砂的摩擦系数，查表。应用公式得抗滑稳定安全系数，安全。因安全系数偏大，为节省工程量修改挡土墙尺寸，将墙底宽5.0m减小为4.0m，则挡土墙自重为修改尺寸后抗滑稳定安全系数，正好。4）抗倾覆验算求出作用在挡土墙上诸力对墙趾O点的力臂。自重的力臂 a=2.17m;的力臂