擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力.doc

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1、下載可編輯第八章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力第一節(jié)概述第五章已經(jīng)討論了土體中由于外荷引起的應(yīng)力，本章將介紹土體作用在擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力，討論土壓力性質(zhì)及土壓力計算，包括土壓力的大小、方向、分布和合力作用點，而土壓力的大小及分布規(guī)律主要與土的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)物位移的方向、大小等有關(guān)，亦和結(jié)構(gòu)物的剛度、高度及形狀等有關(guān)。一、擋土結(jié)構(gòu)類型對土壓力分布的影響定義：擋土結(jié)構(gòu)是一種常見的巖土工程建筑物，它是為了防止邊坡的坍塌失穩(wěn)，保護邊坡的穩(wěn)定，人工完成的構(gòu)筑物。常用的支擋結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)有重力式、懸臂式、扶臂式、錨桿式和加筋土式等類型。擋土墻按其剛度和位移方式分為剛性

2、擋土墻、柔性擋土墻和臨時支撐三類。1．剛性擋土墻指用磚、石或混凝土所筑成的斷面較大的擋土墻。由于剛度大，墻體在側(cè)向土壓力作用下，僅能發(fā)身整體平移或轉(zhuǎn)動的撓曲變形則可忽略。墻背受到的土壓力呈三角形分布，最大壓力強度發(fā)生在底部，類似于靜水壓力分布。2．柔性擋土墻當(dāng)墻身受土壓力作用時發(fā)生撓曲變形。3．臨時支撐邊施工邊支撐的臨時性。二、墻體位移與土壓力類型墻體位移是影響土壓力諸多因素中最主要的。墻體位移的方向和位移量決定著所產(chǎn)生的土壓力性質(zhì)和土壓力大小。1.靜止土壓力（E0）.專業(yè).整理.下載可編輯墻受側(cè)向土壓力后，墻身變形或位移很小，可認為墻不

3、發(fā)生轉(zhuǎn)動或位移，墻后土體沒有破壞，處于彈性平衡狀態(tài)，墻上承受土壓力稱為靜止土壓力E0。2.主動土壓力（EA）擋土墻在填土壓力作用下，向著背離填土方向移動或沿墻跟的轉(zhuǎn)動，直至土體達到主動平衡狀態(tài)，形成滑動面，此時的土壓力稱為主動土壓力。3.被動土壓力（EP）擋土墻在外力作用下向著土體的方向移動或轉(zhuǎn)動，土壓力逐漸增大，直至土體達到被動極限平衡狀態(tài)，形成滑動面。此時的土壓力稱為被動土壓力EP。同樣高度填土的擋土墻，作用有不同性質(zhì)的土壓力時，有如下的關(guān)系：EP>E0>EA在工程中需定量地確定這些土壓力值。Terzaghi（1934）曾用砂土作為填

4、土進行了擋土墻的模型試驗，后來一些學(xué)者用不同土作為墻后填土進行了類似地實驗。實驗表明：當(dāng)墻體離開填土移動時，位移量很小，即發(fā)生主動土壓力。該位移量對砂土約0.001h，（h為墻高），對粘性土約0.004h。當(dāng)墻體從靜止位置被外力推向土體時，只有當(dāng)位移量大到相當(dāng)值后，才達到穩(wěn)定的被動土壓力值Ep，該位移量對砂土約需0.05h，粘性土填土約需0.1h，而這樣大小的位移量實際上對工程常是不容許的。本章主要介紹曲線上的三個特定點的土壓力計算，即E0、Ea和Ep。三、研究土壓力的目的研究土壓力的目的主要用于：.專業(yè).整理.下載可編輯1．設(shè)計擋土構(gòu)筑

5、物，如擋土墻，地下室側(cè)墻，橋臺和貯倉等；2．地下構(gòu)筑物和基礎(chǔ)的施工、地基處理方面；3．地基承載力的計算，巖石力學(xué)和埋管工程等領(lǐng)域。第二節(jié)靜止土壓力的計算設(shè)一土層，表面是水平的，土的容重為γ，設(shè)此土體為彈性狀態(tài)，如圖（見教材P200），在半無限土體內(nèi)任取出豎直平面A′B′，此面在幾何面上及應(yīng)力分布上都是對稱的平面。對稱平面上不應(yīng)有剪應(yīng)力存在，所以，豎直平面和水平平面都是主應(yīng)力平面。在深度Z處，作用在水平面上的主應(yīng)力為：在豎直面的主應(yīng)力為：式中：k0——土的靜止側(cè)壓力系數(shù)。γ——土的容重σh即為作用在豎直墻背AB上的靜止土壓力，即：與深度Z呈

6、線性直線分布?？梢姡红o止土壓力與Z成正比，沿墻高呈三角形分布。單位長度的擋土墻上的靜壓力合力E0為：可見：總的靜止土壓力為三角形分布圖的面積。式中，H：擋土墻的高度。E0的作用點位于墻底面以上H/3處。靜止側(cè)壓力系數(shù)K0的數(shù)值可通過室內(nèi)的或原位的靜止側(cè)壓力試驗測定。其物理意義：在不允許有側(cè)向變形的情況下，土樣受到軸向壓力增量△σ1將會引起側(cè)向壓力的相應(yīng)增量△σ3，比值△σ3/△σ1稱為土的側(cè)壓力系數(shù)§或靜止土壓力系數(shù)k0。.專業(yè).整理.下載可編輯室內(nèi)測定方法：（1）、壓縮儀法：在有側(cè)限壓縮儀中裝有測量側(cè)向壓力的傳感器。（2）、三軸壓縮儀法

7、：在施加軸向壓力時，同時增加側(cè)向壓力，使試樣不產(chǎn)生側(cè)向變形。上述兩種方法都可得出軸向壓力與側(cè)向壓力的關(guān)系曲線，其平均斜率即為土的側(cè)壓力系數(shù)。對于無粘性土及正常固結(jié)粘土也可用下式近似的計算：式中：——為填土的有效摩擦角。對于超固結(jié)粘性土：式中：——超固結(jié)土的值——正常固結(jié)土的值——超固結(jié)比m——經(jīng)驗系數(shù)，一般可用m＝0.41。第三節(jié)朗肯土壓力理論（1857年提出）一、基本原理朗肯研究自重應(yīng)力作用下，半無限土體內(nèi)各點的應(yīng)力從彈性平衡狀態(tài)發(fā)展為極限平很狀態(tài)的條件，提出計算擋土墻土壓力的理論。（一）假設(shè)條件1．擋土墻背垂直2．墻后填土表面水平.專

8、業(yè).整理.下載可編輯3．擋墻背面光滑即不考慮墻與土之間的摩擦力。（二）分析方法由教材P200圖6-10可知：1．當(dāng)土體靜止不動時，深度Z處土單元體的應(yīng)力為，；2．當(dāng)代表土墻墻背的豎直光滑面mn