土力学_第7章(土压力)

1、1 1挡土墙的设计与计算挡土墙的设计与计算2 2土压力的计算土压力的计算 挖孔桩挖孔桩支护挡土墙支护挡土墙 钢筋混凝土挡土墙钢筋混凝土挡土墙 加筋土挡土墙加筋土挡土墙 浆砌块石土浆砌块石土挡土墙挡土墙挡土墙垮塌自重土压力墙后墙前墙 顶墙 底 (基底)墙 趾墙 跟 (踵)墙 背墙 面一、挡土墙的基本组成部分1 1土压力的计算土压力的计算 土压力定义： 由于土体的自重或外荷载产生的、作用在土工结构上的侧向力。刚性结构和柔性结构自重土压力墙后墙前墙 顶墙 底 (基底)墙 趾墙 跟 (踵)墙 背墙 面二、土压力产生的条件与类型 根据土工物（挡墙）的位移方向确定土压力的三种类型EHO0EpEaE15%0

2、.10.5%静止土压力0E主动土压力aE被动土压力pE 达到极限状态所需的位移极限状态H0+-结构静止结构静止结构前移结构前移结构后移结构后移 土压力类型：三、静止土压力计算zp0pzp0p0EH0KH半无限体墙背光滑竖向应力：zpz水平应力：00zpK p0Kz 荷载作用时：竖向应力zpzq水平压力00zpK p0()Kqz侧压力系数弹性力学经验公式01Kqqq四、主、被动土压力计算方法之一 朗肯土压力理论（ Rankine， 1857）William John Maquorn Rankine(1820 - 1872) 土力学 热力学英国科学家1.基本假定zpzp半无限体墙背光滑（1）墙背光

3、滑（2）按半无限体计算应力（3）墙后土体满足Mohr-Coulomb准则131311sincos22c（-） =（+）+处于极限平衡状态（由莫尔圆求出）2.主动土压力zpapH2tan (45)2tan(45)22azppc 2tan (45)2tan(45)22zc 2aazKcK主动土压力系数452墙的位移方向)245(tan02aKzpzcossin)(21)(213131c竖向应力：水平应力：zP1aP3aapzK主动土压力aKH（1）无粘性土（砂土、碎石土）c02aazKcKpaH（2）粘性土aE02aczK0ap 2aaHKc K2ac K主动土压力：主动土压力：如果主动土压力如果

4、主动土压力则有：则有：aKHH2ac K土坡不支护的最大极限高度0aPaaaKczKP2aKcz20q q 荷载作用时，将其换算成等重量的土高H，即：（3）坡顶有均布荷载 q 的情况H/qH 主动土压力：qaKHq KaqHaazaKcKpp2aaKcKzq2)(分层土112233（4）多层土的情况apzp特别注意土层交接面之间的主动土压力系数的计算aK用第1层土的内摩擦角用第2层土的内摩擦角)245(tan02aK分层土112233wHwwH水土分算（5）有地下水的情况apzp注意两点：（1）水土分算； （2）地下水位以下土体用浮重度（浮容重）。aK3.被动土压力主应力发生变化主应力发生变化

5、竖向应力：水平应力：zP3pP1zpppH452墙的位移方向zpE131311sincos22c（-） =（+）+zpzp1pp3zp被动土压力系数：2ppHKc Kppppzpz2pc KzpppH452墙的位移方向)245(tan2pK2ppppzKcK与主动土与主动土压力差异压力差异2ppppzKcK无粘性土pppzK 荷载作用时：q2pzpppp KcK()2ppqz KcK几种特殊情况：五、主、被动土压力计算方法之一 库仑土压力理论（ Coulomb ，C. A.，1773） 1.基本假定（1）挡墙刚性，墙后为无粘性土。（2）墙后形成滑动楔体，且滑面为平面。滑 面HaEGaR90aE

6、GaR滑 面sin()sin()aEGH 楔体受力分析2.主动土压力计算理论0adEd212aaEH K 角不同，可以得到不同的土压力，但要求出角不同，可以得到不同的土压力，但要求出产生最大的主动土压力的那个角。产生最大的主动土压力的那个角。 由最大值原理确定滑面位置及主动土压力由最大值原理确定滑面位置及主动土压力主动土压力系数：主动土压力系数：),(fKa土压力土压力（单位：（单位：KN）查表查表90pEGpR滑 面sin()sin()pEG3.被动土压力计算理论pEGpR 由最小值原理确定滑面位置及被动土压力0pdEd212ppEH K被动土压力系数：),(fKp土压力（单位：KN）查表六

7、、两种土压力计算理论的比较 相同点：均假定墙后背土体为极限状态 不同点： （1）Rankine：点 Coulomb：滑动块体 （2）Rankine：墙背光滑 Coulomb：墙背可有摩擦 当表面水平，墙背光滑且铅垂时，两种理论的计算结果相同（一）挡土墙的主要类型（一）挡土墙的主要类型重力式挡土墙重力式挡土墙悬臂式与扶壁式挡土墙悬臂式与扶壁式挡土墙挡土墙的设计与计算挡土墙的设计与计算2 2 常规形式 使用的材料 块石砂浆，混凝土（C20或C15），块石混凝土等挡土墙高小于6m，砂浆采用M5；超过6m高时，宜采用M7.5，在寒冷及地震地区应选用M10。（1）重力式挡土墙）重力式挡土墙 指的是依靠墙

8、身自重抵抗土体侧压力的挡土墙。重力式挡土墙可用块石、片石、混凝土预制块作为砌体，或采用片石混凝土、混凝土进行整体浇筑。半重力式挡土墙可采用混凝土或少筋混凝土浇筑。重力式挡土墙可用石砌或混凝土建成，一般都做成简单的梯形。（2）悬臂式与扶壁式挡土墙）悬臂式与扶壁式挡土墙 是钢筋混凝土挡土墙主要的形式，依靠墙身的重量及底板以上的填土（含表面超载）的重量来维持其平衡，其主要特点是厚度小，自重轻，挡土高度可以很高，而且经济指标也比较好。6m左右用悬臂式；6m以上多用扶壁式。它们适用于缺乏石料、地基承载力低及地震地区。 （二）挡土墙的计算与设计抗滑稳定性计算抗倾覆计算墙身抗剪切计算（2 2）设计中特别主要几点）设计中特别主要几点