基础工程教学 8土压力-修改ppt课件

1、第八章 土压力退出退出土 力 学8.1 概述8.2 静止土压力8.3 朗肯土压力理论8.4 库仑土压力理论8.5 几种常见情况下的土压力计算桥台E8.1 概述E填土面码头隧道侧墙EE挡土结构物及其土压力刚性墙刚性墙挡土结构物挡土墙）用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌以保持土体稳定性，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。或使部分侧向荷载传递分散到填土上的一种结构物。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，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。挡土结构物所承受的来自墙后

2、填土的侧向压力。刚性挡土墙刚性挡土墙柔性挡土墙柔性挡土墙挡土墙类型按刚度及位移方式）:刚性挡土墙L型型T型型预应力预应力刚性加筋刚性加筋扶壁扶壁挡土墙类型建成后的坡间挡土墙建成后的坡间挡土墙混凝土挡土墙及复合排水管混凝土挡土墙及复合排水管完工完工垮塌的重力式挡墙垮塌的重力式挡墙锚杆锚杆板桩板桩板桩变形板桩变形基坑支撑上的土压力基坑支撑上的土压力变形变形土压力分布土压力分布板桩上土压力板桩上土压力 实测实测 计算计算柔性支护结构挡土墙类型上海上海市外市外环过环过江隧江隧道岸道岸埋段埋段基坑基坑支撑支撑被动土压力主动土压力静止土压力土压力1.静止土压力 Eo在土压力作用下，挡土结构静止不动，其后土

3、体处于弹性平衡状态，作用在挡土结构上的土压力，以E0表示土压力类型按挡土结构相对土体的位移及土体所处的应力状态分2.主动土压力 滑动面Ea3.被动土压力 Ep滑动面20012E KH20012E KH在土压力作用下，挡土结构向离开土体的方向位移至一定数值，使其后土体达到主动极限平衡状态时，作用在墙背的土压力，以Ea表示在外荷载作用下，挡土结构向土体方向位移至一定数值，使其后土体达到被动极限平衡状态时，作用在墙上的土压力，以Ep表示4.三种土压力之间的关系 - - + + +- -Eoa ap pEaEoEp1. Ea 1. Ea Eo Eo EpEp2. 2. p p a a对同一挡土墙，在填

4、土的物理力学性质相同的条件下有以下规律：作用在挡土结构背面的静止土压力可视为天然土层的水平向自重应力作用在挡土结构背面的静止土压力可视为天然土层的水平向自重应力K0H H zK0zzKp 00 zH/3静止土压力系数 245tan2245tan213 ooc静止土压力强度静止土压力强度 静止土压力系数静止土压力系数测定方法：测定方法： 1.通过侧限条件下的通过侧限条件下的试验测定试验测定 2.采用经验公式采用经验公式K0=1-sin 计算计算 3.按相关表格提供的按相关表格提供的经验值确定经验值确定静止土压力分布静止土压力分布 土压力作用点土压力作用点三角形分布 作用点距墙底H/3 8.2 静

5、止土压力8.3 朗肯土压力理论基本假定：基本假定：1. 1. 墙体为刚性体墙体为刚性体2. 2. 墙背直立、光滑墙背直立、光滑3. 3. 墙后填土面水平墙后填土面水平 z=z=z zxxK0K0z zzf=0paKazppppKpKpz z添加减小45o- / 245o / 2大主应力方向主动伸展被动压缩小主应力方向8.3.1基本概念papp f zK0z f =c+ tan 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水平方向均匀压缩伸展紧缩主动朗肯状态被动朗肯状态水平方向均匀伸展处于主动朗肯状态，1方向竖直，剪切破坏面与竖直面夹角为45o-/245o-/245o/2处于被动朗肯状态

6、，3方向竖直，剪切破坏面与竖直面夹角为45o/245o/2H挡土墙在土压力作用下，产生离开土体的位移，竖向应力保持不变，水平应力逐渐减小，位移增大到a，使墙后土体处于主动朗肯状态时，墙后土体出现一组滑裂面，它与大主应力面作用面夹角45o/2，水平应力降低到最低限值pa，即为主动土压力强度，也是最小主应力z(1)pa(3)极限平衡条件aaaKczKp2 朗肯主动土压力系数KaaaaKczKp2朗肯主动土压力强度z z8.3.2 主动土压力EaH/3EaHKa（1当c=0,无粘性土aazKp朗肯主动土压力强度212aHKH1.无粘性土主动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布2.合力大小为分布图

7、形的面积，即三角形面积3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底H/3处020 aaaKcKzp 讨论：2cKaEa(H-z0)/3（2当c0, 粘性土H粘性土主动土压力强度包括两部分粘性土主动土压力强度包括两部分1.土的自重引起的土压力zKa2.粘聚力c引起的负侧压力2cKa阐明：负侧压力是一种拉力，由于土与结阐明：负侧压力是一种拉力，由于土与结构之间抗拉强度很低，受拉极易开裂，在构之间抗拉强度很低，受拉极易开裂，在计算中不考虑计算中不考虑负侧压力深度为临界深度z002aczK01( ) (2 )2aaaE Hz H K cK 1.粘性土主动土压力强度存在负侧压力区计算中不考虑）2.合力大小

8、为分布图形的面积不计负侧压力部分）3.单位墙长合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底(H-z0)/3处aaaKczKp2 245tan2245tan231oocz0HKa-2cKa极限平衡条件2ppppzKcK朗肯被动土压力系数KppppKczKp2 朗肯被动土压力强度z(3)pp(1)45o/2Hz z挡土墙在外力作用下，向土体方向位移时，挤压墙背后土体，竖向应力保持不变，水平应力逐渐增大，位移增大到p，使墙后土体处于被动朗肯状态时，墙后土体出现一组滑裂面，它与大主应力面夹角45o/2，水平应力增大到最大极限值pp，即为被动土压力强度，也是最大主应力8.3.3 被动土压力Ep(1)当c=0,

9、无粘性土ppzKp 朗肯被动土压力强度212pHK1.无粘性土被动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布2.单位墙长的合力大小为分布图形的面积，即三角形面积3.单位墙长合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底H/3处HHKpH/3Ep2122pppEHK c HK讨论：(2)当c0, 粘性土粘性土主动土压力强度包括两部分粘性土主动土压力强度包括两部分1. 土的自重引起的土压力zKp2. 粘聚力c引起的侧压力2cKp阐明：侧压力是一种正压力，在计阐明：侧压力是一种正压力，在计算中应考虑算中应考虑pppKczKp2 1.粘性土被动土压力强度不存在负侧压力区2.合力大小为分布图形的面积，即梯形分布图

10、形面积3.合力作用点在梯形形心单位墙长被动土压力合力HEp2cKpHKp 2cKphp 22222222coscoscoscoscoscoscoscoscoscoscoscoscoscos aaaKzKzp8.3.4填土表面倾斜时土压力计算的应力圆法( (无粘性土无粘性土) )基本原理基本原理C LBDAELB - f= tan zn m zcos 主动土压力强度pa应力圆的绘制应力圆的绘制Ea土压力公式推导土压力公式推导49. 0245tan2 oaKC LBDAELB - f= tan * *土压力呈三角形分布，方向与填土面平行土压力呈三角形分布，方向与填土面平行见教材P245页公式：Pa分布图分布图用同样的方法可以得到被动土压力强度用同样的方法可以得到被动土压力强度* *该公式只适用于无粘性填土，该公式只适用于无粘性填土，且填土坡角且填土坡角 土压力计算公式h=5m 1=17kN/m3c1=0 1=34o 2=19kN/m3c2=10kPa 2=16oh1 =2mh2 =3mABCKa10.307Ka20.568【例】挡土墙高5m，墙背直立、光滑，墙后填土面水平，共分两层。各层的物理力学性质指标如图所示，试求主动土压力Ea，并绘出土压力分布图8.5.6 例题分析ABCh=5mh1=2mh2=3mA点kPaKhpaaB4 .10111上 B点