土压力和挡土墙PPT学习教案

1、会计学1 土压力和挡土墙土压力和挡土墙 第1页/共43页 第2页/共43页 试验研究表明：在相同条件试验研究表明：在相同条件 下，静止土压力大于主动土压力下，静止土压力大于主动土压力 而小于被动土压力，即有而小于被动土压力，即有 EaE0Ep 在相同条件下，产生被动土压力时所需在相同条件下，产生被动土压力时所需 的位移量远远大于产生主动土压力时所需的的位移量远远大于产生主动土压力时所需的 位移量。位移量。 第3页/共43页 第4页/共43页 E0 H 3 H 静止土压力的分布静止土压力的分布 第5页/共43页 第6页/共43页 1.无粘性土无粘性土 sin ) 2 45(tan ) 2 45(

2、tan 31 31 2 13 2 31 或 或 一、主动土压力一、主动土压力 第7页/共43页 2.粘性土粘性土 ) 2 45(2) 2 45( ) 2 45(2) 2 45( 2 13 2 31 tgctg tgctg 或或 第8页/共43页 当挡土墙偏离土体时，由当挡土墙偏离土体时，由 于墙后土体中离地表深度于墙后土体中离地表深度z处处 的竖向应力（大主应力）的竖向应力（大主应力） 不变，而不变，而 水平应力水平应力 x却逐渐减小直至进入却逐渐减小直至进入主动朗肯状主动朗肯状 态态，此时，此时 x为小主应力为小主应力 a ，由极限平衡条，由极限平衡条 件公式可得件公式可得 aa a zK

3、ztg 或或 ) 2 45( 2 z z 1.无粘性土无粘性土 第9页/共43页 2. 粘性土粘性土 aaa a KczK tgcztg 2 ) 2 45(2) 2 45( 2 或或 第10页/共43页 由以上公式可知：由以上公式可知： 1.无粘性土的主动土压力无粘性土的主动土压力 强度与强度与z成正比，沿墙高的压力呈三角形分成正比，沿墙高的压力呈三角形分 布。如取单位墙长，则主动土压力为：布。如取单位墙长，则主动土压力为： aa a KHE tgHE 2 22 2 1 ) 2 45( 2 1 或或 第11页/共43页 Ea H 3 H 无粘性土的主动土压力强度分布图无粘性土的主动土压力强度分

4、布图 a HK 第12页/共43页 2.粘性土的主动土压力粘性土的主动土压力 强度包括两部分：一部分是强度包括两部分：一部分是 由自重引起的土压力强度由自重引起的土压力强度 ，另一部分，另一部分 是由粘聚力引起的负侧压力强度是由粘聚力引起的负侧压力强度 ， 这两部分土压力叠加的结果如下图所示。这两部分土压力叠加的结果如下图所示。 a zK a Kc2 aaa a KczK tgcztg 2 ) 2 45(2) 2 45( 2 或或 第13页/共43页 Ea H 3 0 zH 粘性土的主动土压力强度分布图粘性土的主动土压力强度分布图 a HK a de b c 0 z a Kc2 第14页/共4

5、3页 其中其中ade部分是负侧压力，部分是负侧压力， 对墙背而言是对墙背而言是拉力拉力，但实际上，但实际上 墙与土在很小的拉力作用下就会分离，从而墙与土在很小的拉力作用下就会分离，从而 造成土压力为零。所以粘性土的土压力分布造成土压力为零。所以粘性土的土压力分布 仅是仅是abc部分。部分。 a点离填土面的的深度点离填土面的的深度z0称为称为临界深度临界深度 ，在填土面无荷载的条件下，可令，在填土面无荷载的条件下，可令 a=0求得求得 z0的值，可得的值，可得 第15页/共43页 如取单位墙长计算，主动土压力如取单位墙长计算，主动土压力Ea为：为： 2 2 0 22 2 1 )2)( 2 1 c

6、 KcHKH KcHKzHE aa aaa a K c z 2 0 第16页/共43页 二、被动土压力二、被动土压力 当墙受到外力作用而推向当墙受到外力作用而推向 土体时，填土中任意一点的竖向应力土体时，填土中任意一点的竖向应力 仍不变，而水平向应力仍不变，而水平向应力 x却逐渐增大，直却逐渐增大，直 至出现至出现被动朗肯状态被动朗肯状态。此时，。此时， x达最大限达最大限 值值 p ，因此，因此 p是大主应力，也就是被动土是大主应力，也就是被动土 压力强度，而压力强度，而 z则是小主应力。由极限平则是小主应力。由极限平 衡条件公式可得衡条件公式可得 z z 第17页/共43页 1. 无粘性土

7、无粘性土 pp p zK ztg 或或 ) 2 45( 2 2. 粘性土粘性土 ppp p KczK tgcztg 2 ) 2 45(2) 2 45( 2 或或 第18页/共43页 从以上公式可知：无粘性土从以上公式可知：无粘性土 的被动土压力强度呈的被动土压力强度呈三角形分布三角形分布； 粘性土的被动土压力强度呈粘性土的被动土压力强度呈梯形分布梯形分布。如取。如取 单位墙长计算，则被动土压力可由下式计算单位墙长计算，则被动土压力可由下式计算 ： 1.无粘性土无粘性土 pp KHE 2 2 1 第19页/共43页 2.粘性土粘性土 ppp KcHKHE2 2 1 2 第20页/共43页 Ep

8、无粘性土的被动土压力强度分布图无粘性土的被动土压力强度分布图 p HK 3 H H 第21页/共43页 Ep pp KcHK2 p Kc2 粘性土的被动土压力强度分布图粘性土的被动土压力强度分布图 第22页/共43页 第23页/共43页 一、主动土压力一、主动土压力 一般挡土墙的计算属于一般挡土墙的计算属于 平面问题平面问题，故可沿墙的长度方向取，故可沿墙的长度方向取1m进行进行 分析。当墙向前移动或转动而使墙后土体沿分析。当墙向前移动或转动而使墙后土体沿 某一破坏面破坏时，某一破坏面破坏时，土楔向下滑动土楔向下滑动而处于而处于主主 动动极限平衡状态。极限平衡状态。 第24页/共43页 按库伦

9、理论求主动土压力按库伦理论求主动土压力 W R E W R E A C B 第25页/共43页 库伦主动土压力的一般表达式库伦主动土压力的一般表达式 2 2 2 2 )cos()cos( )sin()sin( 1)cos(cos )(cos 2 1 HEa 或或 aa KHE 2 2 1 第26页/共43页 库伦主动土压力强度沿墙高库伦主动土压力强度沿墙高 呈呈三角形分布三角形分布，主动土压力的作，主动土压力的作 用点在用点在距墙底距墙底H/3处处。 当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库 伦主动土压力的一般表达式成为伦主动土压力的一般表达式成为 ) 2 45(

10、2 1 22 tgHEa 可见，在上述条件下，库伦主动土压力可见，在上述条件下，库伦主动土压力 公式和朗肯公式相同。公式和朗肯公式相同。 第27页/共43页 二、被动土压力二、被动土压力 当挡土墙受外力作用推向当挡土墙受外力作用推向 填土，直至土体沿某一破裂面填土，直至土体沿某一破裂面BC破坏时，破坏时， 土楔土楔ABC向上滑动向上滑动，并处于，并处于被动被动极限平衡状极限平衡状 态态。 第28页/共43页 按库伦理论求被动土压力按库伦理论求被动土压力 W R E W R E A C B 第29页/共43页 按求主动土压力同样的原理按求主动土压力同样的原理 可求得被动土压力的库伦公式为：可求得

11、被动土压力的库伦公式为： 2 2 2 2 )cos()cos( )sin()sin( 1)cos(cos )(cos 2 1 HE p 或或 pp KHE 2 2 1 第30页/共43页 库伦被动土压力强度沿墙高库伦被动土压力强度沿墙高 呈呈三角形分布三角形分布，被动土压力的作，被动土压力的作 用点在用点在距墙底距墙底H/3处处。 被动土压力强度可按下式计算：被动土压力强度可按下式计算： ) 2 45( 2 1 22 tgHE p 当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库 伦被动土压力的一般表达式成为伦被动土压力的一般表达式成为 pp zK 第31页/共43页 第3

12、2页/共43页 1h 1h 第33页/共43页 第34页/共43页 当填土面有均布荷载时的当填土面有均布荷载时的 土压力计算：土压力计算： 当挡土墙后填土面有连续均布荷载作用时当挡土墙后填土面有连续均布荷载作用时 ，土压力的计算方法是，土压力的计算方法是将均布荷载换算成当量将均布荷载换算成当量 的土重的土重。当填土面水平时，当量的土层厚度为。当填土面水平时，当量的土层厚度为 q h 第35页/共43页 Ea 填土面有均布荷载的土压力计算填土面有均布荷载的土压力计算 a KHh)( H qh q 第36页/共43页 可以做成倾斜和垂直的。墙基的前缘称为墙趾，而后可以做成倾斜和垂直的。墙基的前缘称

13、为墙趾，而后 缘叫做墙踵。缘叫做墙踵。 8.7 挡土墙设计挡土墙设计 一、挡土墙的类型一、挡土墙的类型 挡土墙就其结构型式可分为以下五种主要类型挡土墙就其结构型式可分为以下五种主要类型 (一一)重力式挡土墙重力式挡土墙 这种型式的挡土墙如图所示，墙面暴露于外，墙背这种型式的挡土墙如图所示，墙面暴露于外，墙背 第37页/共43页 (二二)悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙 悬臂式挡土墙一般用钢筋混凝上建造，它由三个悬悬臂式挡土墙一般用钢筋混凝上建造，它由三个悬 臂板组成，即立臂，墙趾悬臂和墙踵悬臂，如图所示臂板组成，即立臂，墙趾悬臂和墙踵悬臂，如图所示 。墙的稳定主要靠墙踵底板上的土重，而墙体内的拉。墙的

14、稳定主要靠墙踵底板上的土重，而墙体内的拉 应力则由钢筋承担。应力则由钢筋承担。 (三三)扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙 当墙后填土比较高时，为了增强悬臂式挡土墙少当墙后填土比较高时，为了增强悬臂式挡土墙少 立臂的抗弯性能，常沿墙的纵向每隔一定距离设一道立臂的抗弯性能，常沿墙的纵向每隔一定距离设一道 扶壁扶壁图图420(c)，故称为扶壁式挡土墙。，故称为扶壁式挡土墙。 (四四)锚定板及锚杆式挡土墙锚定板及锚杆式挡土墙 锚定板挡土墙结构的简图，一般由预制的钢筋混凝土锚定板挡土墙结构的简图，一般由预制的钢筋混凝土 墙面、钢拉杆和埋在填土中的锚定板组成墙面、钢拉杆和埋在填土中的锚定板组成. (五五)加筋土挡

15、土墙加筋土挡土墙 加筋土挡土墙由面板、筋带和填料组成。加筋土挡土墙由面板、筋带和填料组成。 第38页/共43页 二、挡土墙的计算二、挡土墙的计算 挡土墙的计算通常包括下列内容：挡土墙的计算通常包括下列内容： (1)稳定性验算，包括抗倾覆和抗滑移稳定验算稳定性验算，包括抗倾覆和抗滑移稳定验算 ， (2)地基的承载力验算；地基的承载力验算； (3)墙身强度验算：应根据墙身材料分别按砌体墙身强度验算：应根据墙身材料分别按砌体 结构、素混凝土结构或钢筋混凝土结构的有关计算方结构、素混凝土结构或钢筋混凝土结构的有关计算方 法进行。法进行。 挡土墙的稳定性挡土墙的稳定性破坏破坏通常有两种形式，一种是在通常

16、有两种形式，一种是在 主动土压力作用下主动土压力作用下外倾外倾，对此应进行，对此应进行倾覆倾覆稳定性验算稳定性验算 ，另一种是在土压力作用下，另一种是在土压力作用下沿基底外移沿基底外移，需进行，需进行滑动滑动 稳定性验算稳定性验算 第39页/共43页 (一一)倾覆稳定性验算倾覆稳定性验算 （p296） 图图8.7.8表示一具有倾斜基底的挡土墙，设在挡土表示一具有倾斜基底的挡土墙，设在挡土 墙自重墙自重G和主动土压力旦作用下，可能绕墙趾和主动土压力旦作用下，可能绕墙趾O点倾覆点倾覆 ，抗倾覆力矩与倾覆力矩之比称为抗倾覆安全系数，抗倾覆力矩与倾覆力矩之比称为抗倾覆安全系数 应符合下式要求：应符合下式要求： t K 0 1.5 azf t axf GxE x K E z cos() aza EE sin() axa E