土压力计算课件

土压力计算

5.1概述一、基本概念土压力：是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。挡土墙：是防土体坍塌的构筑物，土压力是其主要的外荷载。挡土墙设计时首先确定土压力的大小、方向和作用点。二、土压力的种类

土压力的大小和分布规律不仅与挡土墙的高度、填土的性质有关，还与挡土墙的刚度及其位移关系密切。主动被动

根据墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为以下三种：1、静止土压力E0

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为静止土压力。2、主动土压力Ea

挡土墙背离填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土体受到的土压力逐渐减小，当墙后填土达到极限平衡状态时，土压力降为最小值，这是作用在挡土墙上的土压力为主动土压力。3、被动土压力Ep

挡土墙向着填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土体受到挤压而引起土压力逐渐增大，当墙后填土达到极限平衡状态时，土压力增大为最大值，这时作用在挡土墙上的土压力为被动土压力。三、影响土压力的因素

1.挡土墙的位移2.挡土墙的形状3.填土的性质三种土压力之间的关系

5.2静止土压力计算一、产生条件

静止土压力只发生在挡土墙为刚性，墙体不发生任何位移的情况。实际工程中，作用在深基础侧墙或者U形桥台上土压力，可近似看作静止土压力。按照水平向自重应力的计算公式确定。二、计算公式

若墙后填土为均匀体，则墙背竖直时单位面积上静止土压力为1/3H静止土压力沿墙高呈三角形分布，如取单位墙长，则作用在墙上的静止土压力合力如下。作用点如图。kPakN/m形心1/3H2

若墙后填土中有地下水，则计算静止土压力时，水中土的重度应取浮重度。

静止土压力计算的关键是静止侧压力系数的确定。

K0可由室内的或现场侧限条件下的试验来测定； 采用经验值； 对于砂或正常固结的粘土，可根据有效内摩擦角来确定。5.3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力和被动土压力的两种基本理论。朗肯（朗金）土压力理论是Rankine1857年提出的，是通过研究弹性半空间体内的应力状态，根据土的极限平衡条件而得出的土压力计算方法。一、基本原理

假定：墙体本身是刚性的；墙后填土水平并延伸到无限远；墙背竖直光滑

土体内的任意水平面和墙的背面均为主平面，作用在该平面上的法向应力即为主应力。挡土墙不出现位移时：AOτσ主动状态被动状态σxmin=eaσx=K0σzσzσxmax=epσz不变，σx减少挡土墙向左移动时：挡土墙向右移动时：σz不变，σx增大二、主动土压力45o＋

/2h

z(σ1)pa(σ3)z由土体中某点处于极限平衡状态时，大主应力与小主应力间的关系：粘性土无粘性土朗肯主动土压力系数Ka1、计算粘性土无粘性土式中

Ka—主动土压力系数，

c—填土的粘聚力（kPa)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。合力大小为分布图形的面积，即三角形面积：合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处。2、无粘性土主动土压力的合力及分布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

zKa（2）粘聚力c引起的负侧压力2c√Ka

说明：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，在计算中不考虑。2、粘性土主动土压力的合力及分布合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底(h-z0)/3处。a点离填土面的深度z0称为临界深度，当填土面无荷载时：故取单位墙长计算，则主动土压力为：三、被动土压力

当挡土墙在外力作用下挤压土体出现被动朗肯状态时，墙背填土中任意深度z处的应力状态：粘性土无粘性土式中

Kp—被动土压力系数，