第六章+挡土结构物上的土压力(双语).ppt

1、第六章 挡土结构物上的土压力Chapter 6 Lateral Pressure between a soil mass and an adjoining earth- structure.,第一节 概述 6.1 Induction,This chapter deals with the magnitude and distribution of lateral pressure between a soil mass and an adjoining earth-retaining structure(挡土结构物,俗称挡土墙).,挡土墙的结构型式,一、挡土墙的结构类型对土压力分布的影响 Th

2、e influence of structure types of earth- retaining wall on c distribution (一)、刚性挡土墙（rigid earth- retaining wall ） 用砖、石、混凝土所筑成，断面较大。,图6-2 刚性挡土墙背 上压力分布,图6-3 柔性挡土墙背 上压力分布,(二)、柔性挡土墙（flexible earth- retaining wall ） （三）临时支撑（temporary brace） 一基坑壁围护时采用由横板、立柱和支撑组成 二、墙体位移与土压类型（刚性土压力） Wall displacement and la

3、teral earth pressure types （一）静止土压力(still lateral pressure ) 挡土墙的刚度很大，在土压力作用下墙处于静止不动 的状态，即位移为零，墙后土体处于弹性平衡状态。 使挡土墙保持静止的条件 （1）墙身尺寸足够大 （2）墙身砼与基岩牢固地联结在一起 （3）挡土墙地基不产生不均匀沉降,如：地下室挡土墙的顶板和底板与墙体为刚性联结，故墙的水平位移近于零。 作用于墙背的土压力：一般可按静止土压力算（成都科大：土力与地基） （二）主动土压力（Active lateral earth pressure ） 土推、墙移（或绕墙跟转动） 当滑动面上时 , 有

4、（此时密砂土上的墙位移量 。H为挡土墙高；密实粘土上的墙位移量） （三）被动土压力（Passive lateral earth pressure ) 墙推土移，墙后土体处于被动极限平衡状态 此时位移量达某一较大量（密砂土 密实粘土）,结论：墙体位移对土压力影响：图6-6 E0属于弹性状态土压力，可用弹性理论计算； Ea、Ep则属于极限平衡状态土压力，用以抗剪强度 和极限平衡理论为基础的古典郎土压力理论肯土 压力理论和库伦土压力理论计算； ,图6-6 墙体位移与土压力关系曲线,三、影响土压力的因素 The factors of influencing lateral earth pressure

5、 （1）挡土墙的高度，结构型式，墙背形状（倾斜、俯斜或垂直）和光滑程度； （2）挡土墙的位移方向（向前、向后、静止不动）和位移量的大小； （3）墙后填土表面的形状（水平、向上倾斜、向下倾斜）及荷载作用情况（集中荷载，均布荷载或任意分布荷载） （4）墙土的物理力学性质，包括填土的容重，包括含水量w，内磨擦角和粘聚力c等。,第二节 静止土压力的计算6.4 The Calculation of earth pressure at rest,一、静止土压力(earth pressure at rest) 半无限弹性的应力状态,求解 （静止土压力强度）,（KPa）,二、静止土压力分布及总土压力,The

6、distribution of earth pressure at rest and the total earth pressure,（KN）,三、静止土压力系数 (coefficient of earth pressure at rest ) 对于正常固结粘土，一般以 （ /为有效内摩擦角） 砂土的K0值约为0.4 粘土K0 =0.40.8 超固结粘土, K0可能大于1, 由经验公式(6-4)估算。,第三节 朗肯土压力理论6. 3 Rankines Theory of Earth Pressure,一、基本原理(basic principles),图6-9，6-10,二、水平填土面上的朗肯

7、土压力 The Rankines earth pressure on the level fill surface 假设:（1）墙体为刚性体 （2）墙背垂直，光滑,Consider a semi-infinite mass of soil with a horizontal Surface and having a vertical boundary formed by a smooth wall surface extending to semi-infinite depth, as represented in Fig 6-9. The soil is assumed to be homo

8、geneous （均匀） and isotopic（各向同性）. （一）主动土压力（Active earth pressure ） 1无粘性土(none-cohesive soil) C=0，由（5-14）,2粘性土(cohesive soil),将,代入,得,（6-7）,（6-6）,则有（图6-12）,令,（6-8）,（拉应力区深度）,总压力（三角形abc之面积）：,作用点位置：,（二）被动土压力（Passive earth pressure ） 1无粘性土 (none-cohesive soil),将,代入,被动土压力系数,合力：,（图6-13）,1粘性土 (cohesive soil),

9、同理将,代入,得,合力：,（图6-14）,（二）应力法求解无粘性土主动土压力To calculate the active earth pressure by stress method,故 ac面上正应力,即为A点，画出与水平成,在座标系上作点,（2）在圆点找E点,（1）,（2）,由（1）、（2）可求,（3）,故B点代表单元体竖直面上应力，即,根据几何关系可推出：,可以看出，当=0时，,简写为,（6-14）,（6-15）,同理：,（6-19）,上述公式适用条件：,例：试用朗肯土压力理论计算主动土压力及其作用点的位置和方向。,方向,取,A,B,解：从A点作竖直线AC， 求出AC上：,计算AB与

10、AC间填土重量：,作用于AB上土压力为 与 的合力,C,作用在墙底以上：,作用方向与水平面夹角,第四节 库伦土压力理论6.4 Coulombs Theory of Earth Pressure,一、方法要点(outline of the method) （一）库伦公式推导的出发点 The start to deduce Coulombs formula（图6-19） 与朗肯区别：（1）墙背倾角 ，摩擦角 ，填土倾角 ； （2）直接求E。 （二）假设条件(assumption) （1）墙体为刚性体 （2）平面滑裂面假设：AB、BC滑面 （3）刚体滑动假设：楔ABC为刚体 （4）土楔ABC处于极限

11、平衡状态,图6-19,（三）取滑动楔体ABC为隔离体进行受力分析 Take the trial wedge ABC as a separating part to analyse the forces acting on the it,（a）主动状态,（b）被动状态,The forces acting on the soil wedge at failure are:,(1)the weight of the wedge(W) (2)the reaction(E)between the wall and the soil, acting at angle below the normal; (

12、3)the reaction(R)on the failure plane , acting at angle below the normal;,1作出E、R的方向 2由力三角形，求E、R大小 3求极值，找出真正滑裂面。 二、数解法(mathematics method) （1）楔体重量（取沿墙长度为1m）,图6-21,2,式中,为定值,变化范围，,时，R与W重合 ，,时，无楔形体（AC与AB重合）,中间必有最大值,求出最危险的滑裂面和相应的破坏角,代入E求得,土压力强度沿墙高的分布形式：,(6-22),图6-22 库伦土压力强度分布,三、图解法（简介） D 库伦土压力理论: 讨论的砂土的土

13、压力, 且要求填土面为平面; 当填土为的粘性土或填土面不是平面,而是任意折线或曲线形状时, 前述库伦理论不能用, 此时可采用图解法。 （一）基本方法 （二）库尔曼图解法,第五节 朗肯理论与库伦理论的比较6.5 The comparison between Rankines Theory and Coulombs Theory,一、分析方法的异同 similarities and differences between the two analysis methods 相同(similarities )： 均属于极限平衡状态土压力理论（both belong to the limiting equilibrium state earth pressure Theory ） 不同( differences ) ： 朗肯：一点的应力状态极限平衡竖直面 土压强总土压力或 （极限 应力法）应用受限制,库仑：整体极限平衡静力平衡条件总土压力或 （滑动楔体法） 二、适用范围(Application scopes) （一）坦墙的土压力计算 The earth pressure calc