土压力计算PPT课件.ppt

挡土墙上的土压力Earthpressureonretainingwall 第一章 1 土 1土压力 2朗肯 Rankine 土压力理论 3库仑 Coulomb 土压力理论 4几种常见主动土压力计算 第一章挡土结构物上的土压力 库仑C A Coulomb 1736 1806 W J M Rankine1820 1872Scotland 作业 6 4 6 5坦墙 1概述 什么是挡土结构物Retainingstructure什么是土压力Earthpressure影响土压力的因素 甲所背面 概述 挡土结构物及其土压力 概述 Rigidwall 6 一挡土结构物 挡土墙 用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌以保持土体稳定性 或使部分侧向荷载传递分散到填土上的一种结构物 概述 挡土结构物上的土压力 由于土体自重 土上荷载或结构物的侧向挤压作用 挡土结构物所承受的来自墙后填土的侧向压力 概述 古月堂西侧的挡土墙 挡土墙类型 按刚度及位移方式 刚性挡土墙柔性挡土墙 概述 9 刚性挡土墙 1挡土墙类型 T型 预应力 刚性加筋 圬工式 10 古月堂西侧的挡土墙 浆砌块石 挡土墙形式 刚性挡土墙 挡土墙形式 刚性挡土墙 护坡桩形成的挡土结构 挡土墙形式 刚性挡土墙 土工格栅加筋建成5 6 5m高的加筋挡土墙 挡土墙形式 刚性挡土墙 挡土墙形式 刚性挡土墙 加筋土挡墙 挡土墙形式 刚性挡土墙 柔性支护结构 6 1概述 柔性支护结构 板桩 17 地下建筑物 发生在土体内部或者与土相邻的结构物上的压力竖向土压力 新填土 B 外土柱 内土柱 等沉面 沟埋式 上埋式 6 1概述 地下建筑物 18 本章要讨论的中心问题 刚性挡土墙上的土压力性质及土压力计算 包括土压力的大小 方向 分布及合力作用点 二挡土墙上的土压力的影响因素 土的性质挡土墙的移动方向墙和土的相对位移量土体与墙之间的摩擦挡土墙类型 3 被动土压力 Passiveearthpressure 一 墙体位移和土压力性质 1概述 土压力类型 1 静止土压力 Earthpressureatrest 2 主动土压力 Activeearthpressure 岩石 拱桥桥台 21 墙体位移对土压力的影响 1 墙体位移的方向和相对位移量决定着所产生的土压力的性质和土压力的大小 2 三种特定情况下的土压力 即静止土压力 主动土压力和被动土压力 3 挡土墙所受土压力的大小并不是一个常数 而是随位移量的变化而变化 1概述 土压力类型 1 静止土压力 1概述 土压力类型 d D H 0地下室E E0 23 2 主动土压力 墙体外移 土压力逐渐减小 当土体破坏 达到极限平衡状态时所对应的土压力 最小 1概述 土压力类型 24 3 被动土压力 墙体内移 土压力逐渐增大 当土体破坏 达到极限平衡状态时所对应的土压力 最大 1概述 土压力类型 25 可按土体处于侧限条件下的弹性平衡状态进行计算 二 静止土压力计算 1概述 土压力类型 Z 静止土压力系数K0 对于侧限应力状态 p0 sh K0sv u 1 u sv u 1 u gzK0 n 1 n 由于土的泊松比n很难确定 K0常用经验公式计算 对于砂土 正常固结粘土 K0 1 sinf 小结 挡土墙土压力土压力性质影响因素静止土压力计算 如何计算主动和被动土压力 一 半无限土体中极限平衡应力状态和朗肯土压力 2朗肯 Rankine 土压力理论 半无限土体内各点的应力从弹性平衡状态发展为极限平衡状态的条件 半无限土体 主动极限平衡状态 29 被动极限平衡应力状态 朗肯土压力理论 1f v z K0 v s1 s3 45 f 2 Pp 朗肯土压力理论基本条件和假定 条件墙背光滑墙背垂直填土表面水平假设墙后各点均处于极限平衡状态 2朗肯土压力理论 二 墙背光滑垂直 墙土表面水平的土压力计算 2朗肯土压力理论 一 填土为砂土由于墙背光滑垂直 没有剪应力 墙背相当于一个半无限土体中的对称线 墙后为半无限土体的一半 32 2朗肯土压力理论 1 主动土压力 pa sh tg2 45 f 2 gz kN m2 主动土压力系数Ka tg2 45 f 2 土压力直线分布合力Ea 1 2KagH2 kN m 作用点 底部以上1 3H处滑裂面方向 与水平夹角45 f 2 一 填土为砂土 33 一 填土为砂土 2朗肯土压力理论 1 主动土压力 主动土压力分布墙后破裂面形状 pa Kagz pa tg2 45 f 2 gz kN m2 主动土压力系数Ka tg2 45 f 2 34 2朗肯土压力理论 2 被动土压力 pp sh tg2 45 f 2 gz kN m2 Kp tg2 45 f 2 直线分布总被动土压力Ep 1 2KpgH2 kN m 作用点 底部以上1 3H处滑裂面方向 与水平夹角45 f 2 一 填土为砂土 35 2朗肯土压力理论 2 被动土压力 一 填土为砂土 H 3 被动土压力分布墙后破裂面形状 36 2朗肯土压力理论 1 主动土压力 二 填土为粘性土 37 2朗肯土压力理论 1 主动土压力 二 填土为粘性土 HKa HKa 2cKa Z0 Ea 2cKa H Z0 3 主动土压力分布 38 2朗肯土压力理论 z z0拉应力 开裂 z z0 总主动土压力 1 主动土压力 二 填土为粘性土 39 2朗肯土压力理论 二 填土为粘性土2被动土压力 总被动土压力 40 小结 问题 朗肯土压力理论的基本条件和假定请画出刚性墙后粘性土的主动和被动破坏面形状给出粘性土主动和被动土压力分布及计算公式 2朗肯土压力理论 一 填土为砂土 主动土压力 复习上节内容 pa Kagz 1 土压力分布和墙后破裂面形状 42 2 土压力分布和破坏面 一 填土为砂土 被动土压力 90 复习上节内容 45 2 43 1 土压力分布和破坏面 二 填土为粘性土 主动土压力 复习上节内容 44 二 填土为粘性土 被动土压力2土压力分布及破坏面 复习上节内容 45 小结 基本条件和假定极限应力分析破坏形式主动和被动砂土和粘性土 2朗肯土压力理论 如果墙背倾斜 具有倾角 墙背粗糙 与填土摩擦角为 墙后填土面任意 如何计算挡土墙后的土压力 平面滑裂面假设 滑裂面为平面刚体滑动假设 破坏土楔为刚体滑动楔体在两个平面上处于极限平衡状态 假设条件 主动极限平衡状态 被动极限平衡状态 3库仑土压力理论 6 3库仑土压力理论 一 主动土压力 砂土 3库仑土压力理论 变化 取若干滑裂面 使E最大dE d 0 求得 得 A B W 取一滑裂面 假设滑面上满足极限平衡条件 通过力平衡求E 49 E Ea 库仑主动土压力系数 Ea 特例 0 即墙背垂直光滑 填土面水平 与朗肯理论等价 土压力分布 三角形分布 3库仑土压力理论 二 被动土压力 砂土 3库仑土压力理论 求解方法类似主动土压力 变化 使E最小 dE d 0 求得 51 3库仑土压力理论 土压力分布 二 被动土压力 H Ep Ep H 3 52 三 图解法 主动土压力 3库仑土压力理论 A B O E 53 2 库尔曼 C Culmann 图解法 3库仑土压力理论 在图中使力三角形顶点o与墙底A重合 Ri方向与ACi方向一致 C2 B m5 E R W 54 3 粘性土的图解法 3库仑土压力理论 W中包括BCDE Ea z0 W B C D A CAD CAE R E 55 四朗肯和库仑土压力理论的比较 一 分析方法 极限平衡状态 3库仑土压力理论 56 二 应用条件 6 4朗肯和库仑土压力理论的比较 57 三 计算误差 朗肯土压力理论 6 4朗肯和库仑土压力理论的比较 郎肯主动土压力偏大郎肯被动土压力偏小 墙背垂直填土水平实际d 0 58 三 计算误差 库伦土压力理论 6 4朗肯和库仑土压力理论的比较 由于实际滑裂面不一定是平面 主动土压力偏小不一定是最大值 被动土压力偏大不一定是最小值 作业 6 4 6 5坦墙 滑动面 滑动面 59 三 计算误差 与理论计算值比较 6 4朗肯和库仑土压力理论的比较 0滑裂面是直线 Ka Kp与理论值相同 0Ka朗肯偏大10 左右 工程偏安全库仑偏小一些 可忽略 Kp朗肯偏小可达几倍 库仑偏大可达几倍 在实际工程问题中 土压力计算是比较复杂的 60 4几种工程中常见的主动土压力计算 一 填土上有荷载二 成层填土情况三 填土中有水四 坦墙五 墙背形状有变化六 墙后填土受限制 61 4几种工程中常见的主动土压力计算 一 填土上有荷载 1朗肯土压力理论 1 gz qpa 3 qKa gzKa H Z 1 3 qKa HKa zKa 62 4几种工程中常见的主动土压力计算 2 库仑土压力理论 一 填土上有荷载 三角形相似 l H W A B C q R Ea 63 4几种工程中常见的主动土压力计算 3 局部荷载 朗肯土压力理论 一 填土上有荷载 qKa 64 4几种工程中常见的主动土压力计算 二 成层填土 C B A g1f1c1 g2f2c2 H2 H1 朗肯理论 1pa在B点的连续性2dpa dz 即pa斜率 在B点的连续性 B 65 4几种工程中常见的主动土压力计算 f1 f2c1 c2 0 g2 g1g2 g1 C A g1f1c1 g2f2c2 H2 H1 二 成层填土 66 4几种工程中常见的主动土压力计算 g1 g2c1 c2 0 f2 f1f2 f1 二 成层填土 67 4几种工程中常见的主动土压力计算 c1 0c2 0 c1 0c2 0 g1 g2f2 f1 二 成层填土 68 4几种工程中常见的主动土压力计算 1 构造要求 一般用砂性土 墙设排水孔以及反滤层 填土表面设沟 堤等截流2 水下部分土压力P a K as z水压力pu u 静水压力 渗流压力 超静孔压 三 填土中有水 排水管 排水孔 土工织物反滤 砂砾石料 69 4几种工程中常见的主动土压力计算 三 填土中有水砂土 墙基不透水 朗肯理论 70 4几种工程中常见的主动土压力计算 三 填土中有水 填土渗透系数比地基土小得多 71 4几种工程中常见的主动土压力计算 三 填土中有水 填土渗透系数比地基土小得多 需要绘制流网或计算确定孔压 72 4几种工程中常见的主动土压力计算 四 坦墙 cr 45o 2 填土表面水平 E A B D C 45o 2 B 郎肯Ea W 73 4几种工程中常见的主动土压力计算 1 求解假设墙面CB上主动土压力E a 2 作用在真实墙面AC上的土压力E 库仑理论 R d E a W b a acr C A B B 四 坦墙 填土表面倾斜 E 74 4几种工程中常见的主动土压力计算 五 墙背形状有变化 带卸荷台的挡土墙土压力 H1 H2 45o 2 H1 H2 Ka H1Ka A B D C E C E 75 4几种工程中常见的主动土压力计算 六 墙后填土受限制 滑裂面BC可能的位置 1 BC在填土中 2 BC在老土中 3 BC在新老土界面上 76 4几种工程中常见的主动土压力计算 七 加筋挡土墙的主动土压力 77 4几种工程中常见的主动土压力计算 Ds3 2Dctg 45o f 2 1土工合成材料土工布土工带土工格栅2原理 筋材在拉应变方向 提供拉力 对土体产生压力 从而提高土的抗剪强度 c 七 加筋挡土墙的主动土压力 78 本章总结 挡土结构物土压力土压力性质朗肯土压力理论库伦土压力理论几种主动土压力计算 三 计算误差 与理论计算值比较 6 4朗肯和库仑土压力理论的比较 80 三 计算误差 与理论计算值比较 6 4朗肯和库仑土压力理论的比较 81 4几种工程中常见的主动土压力计算 一 讨论 1 pa在B点的连续性 1 g1 g2 1 2c1 c2 2 g1 g2 1 2c1 c2 0 3 g1 g2 1 2c1 c2 不连续不连续连续 82 4几种工程中常见的主动土压力计算 一 讨论 2 dpa dz 即pa斜率 的连续性 1 g1 g2 1 2转折 g大dpa dz大 2 f1 f2 g1 g2转折 g大dpa dz小 83 4几种工程中常见的主动土压力计算 五 墙背形状有变化 84 4几种工程中常见的主动土压力计算 七 地震情