挡土结构物上的土压力PPT

1、挡土结构物上的土压力土体作用在挡土结构物上的压力称为土压力。 2.土压力: 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。1.挡土结构物（挡土墙）完工完工混凝土挡土墙及复合排水管建成后的坡间挡土墙垮塌的重力式挡墙失稳的立交桥加筋土挡土墙挡土墙为刚性不动时，土处于静止状态不产生位移和变形，此时作用在挡土墙上的土压力。土压力分为三大类：1.静止土压力 p0当挡土墙在墙后填土压力作用下离开填土移动，土压力逐渐减小,墙后的填土达到极限平衡状态（或破坏）时，作用在墙上的土压力称为主动土压力 2.主动土压力pa:主动3.被动土压力pp当挡土墙在外力作用下向填

2、土挤压，墙后填土达到极限平衡状态，作用在墙上的土压力称为被动土压力被动如果土推墙而使挡土墙发生一定的位移，使土体达到极限平衡状态，这时作用在墙背上的土压力为 。 (A) 静止土压力 (B) 被动土压力 (C) 主动土压力6.2静止土压力竖直向：水平向：土单元无侧向位移属于有侧限应变条件：根据弹性力学中广义虎克定律：K0静止土压力系数有效内摩擦角由于土的很难确定，K0常用经验公式计算砂性土粘性土超固结粘土静止土压力分布及总土压力1.静止土压力分布力2.静止土压力的总土压力作用点：均布力求合力三角形分布力求合力H6.3 朗肯土压力理论Rankine土压力理论和Coulomb土压力理论是计算主动土压

3、力和被动土压力的两种基本理论。认为墙后填土达到极限平衡状态时，与墙背接触的任一土单元体都处于极限平衡状态，然后根据土单元体处于极限平衡状态时应力所满足的条件来建立土压力的计算公式1.挡土墙背面竖直2.墙背光滑3.墙后填土面水平基本原理假设45/23=pa31=rz145/290+F133=rz1=pp主动土压力：大主应力1 为自重应力 小主应力3 为未知力被动土压力：大主应力1 为未知力 小主应力3 为自重应力31c2 fAcctg无粘性土：c=0粘性土：例. 按朗肯土压力理论计算挡土墙背面上的被动土压力时，墙背为 (A) 大主应力作用面 (B) 小主应力作用面 (C) 滑动面例. 符合朗肯条

4、件，挡土墙后填土发生主动破坏时，滑动面为 。 (A) 与水平面夹角呈45+/2 (B) 与水平面夹角呈45/2 (C) 与水平面夹角呈45 例. 符合朗肯条件，挡土墙后填土发生被动破坏时，滑动面为 。 (A) 与水平面夹角呈45+/2 (B) 与水平面夹角呈45/2 (C) 与水平面夹角呈45 6.3.1朗肯理论主动土压力无粘性土(砂土)的主动土压力分布力 Ka：主动土压力系数 砂土主动土压力的总土压力作用点：粘性土的主动土压力分布力 粘性土主动土压力的总土压力作用点：6.3.2朗肯理论被动土压力无粘性土(砂土)的被动土压力分布力 Kp：被动土压力系数 砂土被动土压力的总土压力作用点：粘性土的

5、被动土压力分布力 粘性土被动土压力的总土压力EpHEpH作用点的计算：HF1F2F总X作用点：作用点：例：已知某重力式挡土墙，墙高H=6.0m，墙背竖直、光滑，填土表面水平，填土容重18.5kN/m3,内摩擦角200，粘聚力c19kPa。求作用在挡土墙上的主动、被动土压力，并绘出土压力分布图。6m18.5kN/m3200c19kPa解：1.主动土压力作用点：Ea2.被动土压力Z0ZHEpH作用点的计算：2.32m库仑土压力理论土的极限平衡状态滑动楔体静力平衡条件土压力的计算方法库伦土压力理论的基本假设：1.墙后的填土是理想的散粒体（粘聚力c=0）；填土ABDCE2.滑动破坏面为一通过墙踵的平面

6、。6.4.1、主动土压力WREaACBWREaH 作用于土楔上的力：1.土楔体的自重 ； 2.破坏面上的反力R；3.墙背对土楔体的反力Ea ； 由土楔体的静力平衡条件得：WREa最危险滑动面确定：Ea对求导，等于零求极大值当=0时，即：墙背光滑垂直，填土表面水平时库伦主动土压力强度沿墙高呈三角形分布，主动土压力的作用点在距墙底H/3处WREaACBH6.4.4、被动土压力WREpACBWREpH当=0时，即：墙背光滑垂直，填土表面水平时库伦被动土压力强度沿墙高呈三角形分布，被动土压力的作用点在距墙底H/3处例：当挡土墙受到主动土压力作用时，墙背和填土滑动面上摩擦力方向正确的是库仑土压力理论通常

7、适于 (A) 粘性土 (B) 砂性土 (C) 各类土例. 若挡土墙的墙背竖直且光滑，墙后填土面水平，粘聚力c=0，采用朗金解和库仑解，得到的主动土压力差别为 (A) 朗金解大 (B) 库仑解大 (C) 相同例. 若挡土墙的墙背竖直且光滑，墙后填土面水平，粘聚力c=0，按库仑土压力理论，正确确定被动状态的滑动土楔范围的是区别 朗肯 库仑极限平衡条件 滑动楔体法墙背面竖直光滑墙后填土面水平墙背、填土无限制适合砂性土计算误差主动土压力偏大被动土压力偏小实际墙背面不竖直不光滑由于实际滑裂面不一定是平面主动土压力偏小被动土压力偏大6.3.3.几种计算土压力的特殊情况1.填土面有均布荷载的土压力计算EaC

8、0砂土的主动土压力将均布荷载换算成当量的土重挡土墙上表面的主动土压力：挡土墙上表面的主动土压力：例：已知某混凝土挡土墙，墙高H=5.0m，墙背竖直、光滑，填土表面水平，作用有均布荷载q=20kPa。填土容重17kN/m3,内摩擦角300，粘聚力c10kPa。求作业在挡土墙上的主动土压力，并绘出土压力分布图。C解：将均布荷载换算成当量的土重。挡土墙上表面的主动土压力：作用点：Ea2.填土中有地下水时的土压力计算当墙后填土中有水时，需考虑地下水位以下的填土由于浮力作用使有效重量减轻引起的土压力减小，水下填土部分采用浮容重进行计算。KagH1KagH2gwH2水压力土压力3.填土为成层土时的土压力计

9、算由于各层填土重度不同，使得填土竖向应力分布在土层交界面上出现转折由于各层填土粘聚力和内摩擦角不同，所以在计算主动或被动土压力系数时，需采用计算点所在土层的粘聚力和内摩擦角CBAg1 f1 c1g2 f2 c2H2H1采用当量法（一）第一层土的主动土压力计算：按常规方法（二）第二层土的主动土压力计算：h1.第二层土的上表面2.第二层土的下表面例：已知某混凝土挡土墙，墙高H=5.0m，墙背竖直、光滑，填土表面水平，墙后土体分为两层如图。求作业在挡土墙上的主动土压力，并绘出土压力分布图。CBAH12mH23mr118kN/m3 1300C10r219.5kN/m3 2150C210kPa1.第一层

10、土的主动土压力计算2.第二层土的主动土压力计算hBAH12mH23m12kPa5.9kPa40.4kPa例：已知某混凝土挡土墙，墙高H=7.0m，墙背竖直、光滑，填土表面水平，墙后土体分为两层如图，地下水位于填土表面以下3m处。求作业在挡土墙上的主动土压力，并绘出土压力分布图。解：（一）第一层土的主动土压力计算1.第一层土的上表面CBAH13mH24mr116.5kN/m3 1200C10 2300C210kParsat=20kN/m3q=100kPah0r2=19kN/m3CBAH13mH24mr116.5kN/m3 1200C10 2300C210kParsat 20kN/m3q=100k

11、Pah0（二）第二层土的主动土压力计算hr2=19kN/m3BAH13mH24m49kPa42kPa74kPa56kPaqrwH24. 墙背形状有变化CABDdEa1AD Ea2CBAB墙：按常规计算BC墙：将BC延伸至D，以DBC作为假想墙面计算带卸荷台的挡土墙土压力5车辆荷载引起的土压力汽车、路面行使，给挡土结构荷载的作用。根据公路桥涵设计通用规范来计算等效的土压力计算原理是按照库仑土压力理论，把填土滑动的土体范围内的车辆荷载，换算成厚度的土层作用在破坏棱体范围内的车辆荷载，换算成厚度为 的土层GL0H填土重度：B挡土墙的计算长度：挡土墙的计算长度B：300L+aB=l+a+Htan300

12、HH/2B=l+a+Htan300L0=H（tancot）主动土压力为H1.重力式挡土墙2.悬臂式挡土墙墙顶墙基墙趾墙面墙背墙趾墙踵立壁钢筋挡土墙设计1 挡土墙类型3.扶壁式挡土墙4.锚定板式与锚杆式挡土墙墙趾墙踵扶壁墙板锚定板基岩锚杆1.抗滑稳定验算挡土墙在土压力作用下可能沿基础底面发生滑动为基底摩擦系数，根据土的类别查表得到重力式 挡土墙计算EaEayEaxWabh2.稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定抗倾覆稳定验算挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾O点向外倾覆EaEayEaxWabh总 结1.静止土压力 e0K0静止土压力系数成三角形分布：2 朗肯土压力理论粘性土的主动土压力分布力 粘性土的被动土压力分布力 成三角形分布