【《重力式码头土压力计算简述》1700字】

重力式码头土压力计算简述1.1朗肯土压力计算朗肯理论假设墙背竖直、光滑且墙后填土表面水平，此时墙后土体可看做半无限空间体。主动朗肯状态是当挡墙背离土体方向移动土体达到极限平衡状态时，土体形成一组滑裂面，水平向应力达到最小值，如图1.1所示，此时滑裂面方向与水平面夹角为45°+φ/2。被动朗肯状态是当挡墙朝向土体移动达到极限平衡状态时，土体形成一组滑裂面，水平向应力达到最大值，如图1.2所示，此时滑裂面方向与水平面夹角为45°−φ/图1.1主动朗肯状态图1.2被动朗肯状态无粘性填土面以下任意深度z处朗肯主动土压力计算为σa=γzKKa——朗肯主动土压力系数；γ——土的容重，kN/m³；c——土的粘聚力，kPa；φ当墙后填土为无粘性土时，主动土压力强度与深度成正比，沿墙高呈三角形分布，如图1.3所示，主动土压力作用在挡土墙以上H/3处，值按式（2-3）计算：Ea式中H——挡土墙高度，m。图1.3朗肯主动土压力分布当挡土墙向土压力方向位移达极限平衡状态时，同理根据土的强度理论，无粘性填土面以下任意深度z处朗肯被动土压力强度σp为：σKp式中Kp被动土压力合力作用点通过三角形压力分布图的形心如图1.4所示，如取单位墙长计算，总被动土压力为：Ep图1.4朗肯被动土压力分布1.2库伦土压力计算库伦理论假设墙后土体位理想无粘性土体，滑动破坏面为通过墙踵的平面，滑动楔体为刚性体。如图1.5（a）所示，挡土墙墙背倾角为α，墙后填土为无粘性土，填土面的倾角为β，填土的重度为γ、内摩擦角为φ，墙背与填土间的外摩擦角为δ。假定土体达到极限平衡状态时形成滑动平面AM，它与水平面的夹角为θ。(a)土楔体上的作用力(b)力矢三角形图1.5库伦主动土压力计算图以滑动楔体ABM为研究对象，当它处于极限平衡状态时，作用在楔体上的力为楔体自重G，大小方向均已知；墙背的反作用力E，作用方向与墙背的法线成δ角；滑动面AM上的反作用力R，与滑动面AM的法线成φ角。根据静力平衡条件，G、E、R构成力三角形，如图1.5（b）所示，由正弦定理有：Gsin(90°+α+δ+φ−θ)其中：G=1整理得：E=1由于滑动面AM的倾角是任意假定的，因此E是θ的函数。对应于不同的θ，有一系列的滑动面和E值。与主动土压力Ea相应的是其中的最大反力Emax，对应的滑动面为最危险滑动面。令dEdθ=0，可得墙背反力为Emax时最危险滑动面的倾角θEa=式中Ka——库伦主动土压力系数，通过式（2-11）计算：Ka式中α——挡土墙墙背与竖直线的夹角；β——墙后填土面的倾角；δ——墙背与填土面间的外摩擦角；γ——墙后填土的容重；φ——墙后填土的内摩擦角。Ea对z求导，可得沿墙高的库伦主动土压力分布强度：σz如图1.6所示，库伦主动土压力强度沿墙高呈三角形分布，合力作用点在距墙底H/3高度处，作用方向指向墙背，与墙背法线成δ角且在法线上方。土压力分布只表示大小，不代表方向。图1.6库伦主动土压力分布图如图1.7所示，当挡土墙在外力作用下挤压土体时，分析过程同库伦主动土压力。被动土压力Ep由式（2-13）计算。Ep其中Kp——库伦被动土压力系数，通过式（2-14）计算：Kp(a)土楔体上的作用力(b)力矢三角形图1.7库伦被动土压力计算图Ep对z求导数，可得沿墙高的库伦被动土压力分布强度：σp如图1.8所示，库伦主动土压力强度沿墙高呈