擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力重力式加卸荷式

擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力重力式加卸荷式

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1、第七章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物的土壓力§7.1概述§7.2朗肯土壓力理論§7.3庫(kù)侖土壓力理論§7.4土壓力計(jì)算方法的一些問(wèn)題*§7.5擋土墻設(shè)計(jì)§7.6新型擋土結(jié)構(gòu)*主要內(nèi)容§7.1土壓力概述土壓力通常是指擋土墻后的填土因自重或外荷載作用對(duì)墻背產(chǎn)生的側(cè)壓力E填土面碼頭橋臺(tái)E隧道側(cè)墻EE一、土壓力類型被動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力靜止土壓力土壓力1.靜止土壓力擋土墻在壓力作用下不發(fā)生任何變形和位移,墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)時(shí),作用在擋土墻背的土壓力Eo2.主動(dòng)土壓力在土壓力作用下,擋土墻離開土體向前位移至一定數(shù)值,墻后土體達(dá)到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí),作用在墻背的土壓力滑裂面Ea3.被動(dòng)

2、土壓力播放動(dòng)畫播放動(dòng)畫Ep滑裂面在外力作用下,擋土墻推擠土體向后位移至一定數(shù)值,墻后土體達(dá)到被動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí),作用在墻上的土壓力4.三種土壓力之間的關(guān)系-△+△+△-△Eo△a△pEaEoEp對(duì)同一擋土墻,在填土的物理力學(xué)性質(zhì)相同的條件下有以下規(guī)律:1.Ea<Eo<<Ep2.△p>>△a二、靜止土壓力計(jì)算作用在擋土結(jié)構(gòu)背面的靜止土壓力可視為天然土層自重應(yīng)力的水平分量K0?hh?zK0?zzh/3靜止土壓力系數(shù)靜止土壓力強(qiáng)度靜止土壓力系數(shù)測(cè)定方法:1.通過(guò)側(cè)限條件下的試驗(yàn)測(cè)定2.采用經(jīng)驗(yàn)公式K0=1-sinφ’計(jì)算3.按相關(guān)表格提供的經(jīng)驗(yàn)值確定靜止土壓力分布

3、土壓力作用點(diǎn)三角形分布作用點(diǎn)距墻底h/3§7.2朗肯土壓力理論一、朗肯土壓力基本理論1.擋土墻背垂直、光滑2.填土表面水平3.墻體為剛性體σz=?zσx=K0?zzf=0pa=Ka?zpp=Kp?z增加減小45o-?/245o+?/2大主應(yīng)力方向主動(dòng)伸展被動(dòng)壓縮小主應(yīng)力方向papp?f??zK0?z?f=c+?tan?土體處于彈性平衡狀態(tài)主動(dòng)極限平衡狀態(tài)被動(dòng)極限平衡狀態(tài)水平方向均勻壓縮伸展壓縮主動(dòng)朗肯狀態(tài)被動(dòng)朗肯狀態(tài)水平方向均勻伸展處于主動(dòng)朗肯狀態(tài),σ1方向豎直,剪切破壞面與豎直面夾角為45o-?/245o-?/245o+?/2處于被動(dòng)朗肯狀態(tài),σ3方向豎直

4、,剪切破壞面與豎直面夾角為45o+?/2二、主動(dòng)土壓力45o+?/2h擋土墻在土壓力作用下,產(chǎn)生離開土體的位移,豎向應(yīng)力保持不變,水平應(yīng)力逐漸減小,位移增大到△a,墻后土體處于朗肯主動(dòng)狀態(tài)時(shí),墻后土體出現(xiàn)一組滑裂面,它與大主應(yīng)力面夾角45o+?/2,水平應(yīng)力降低到最低極限值?z(σ1)pa(σ3)極限平衡條件朗肯主動(dòng)土壓力系數(shù)朗肯主動(dòng)土壓力強(qiáng)度zh/3Ea?hKa討論:當(dāng)c=0,無(wú)粘性土朗肯主動(dòng)土壓力強(qiáng)度h1.無(wú)粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度與z成正比,沿墻高呈三角形分布2.合力大小為分布圖形的面積,即三角形面積3.合力作用點(diǎn)在三角形形心,即作用在離墻底h/3處2c√

5、KaEa(h-z0)/3當(dāng)c>0,粘性土h粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度包括兩部分1.土的自重引起的土壓力?zKa2.粘聚力c引起的負(fù)側(cè)壓力2c√Ka說(shuō)明:負(fù)側(cè)壓力是一種拉力,由于土與結(jié)構(gòu)之間抗拉強(qiáng)度很低,受拉極易開裂,在計(jì)算中不考慮負(fù)側(cè)壓力深度為臨界深度z01.粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)(計(jì)算中不考慮)2.合力大小為分布圖形的面積(不計(jì)負(fù)側(cè)壓力部分)3.合力作用點(diǎn)在三角形形心,即作用在離墻底(h-z0)/3處z0?hKa-2c√Ka三、被動(dòng)土壓力極限平衡條件朗肯被動(dòng)土壓力系數(shù)朗肯被動(dòng)土壓力強(qiáng)度?z(σ3)pp(σ1)45o-?/2hz擋土墻在外力作用下,擠壓

6、墻背后土體,產(chǎn)生位移,豎向應(yīng)力保持不變,水平應(yīng)力逐漸增大,位移增大到△p,墻后土體處于朗肯被動(dòng)狀態(tài)時(shí),墻后土體出現(xiàn)一組滑裂面,它與小主應(yīng)力面夾角45o-?/2,水平應(yīng)力增大到最大極限值討論:當(dāng)c=0,無(wú)粘性土朗肯被動(dòng)土壓力強(qiáng)度1.無(wú)粘性土被動(dòng)土壓力強(qiáng)度與z成正比,沿墻高呈三角形分布2.合力大小為分布圖形的面積,即三角形面積3.合力作用點(diǎn)在三角形形心,即作用在離墻底h/3處h?hKph/3Ep當(dāng)c>0,粘性土粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度包括兩部分1.土的自重引起的土壓力?zKp2.粘聚力c引起的側(cè)壓力2c√Kp說(shuō)明:側(cè)壓力是一種正壓力,在計(jì)算中應(yīng)考慮1.粘性土被動(dòng)土壓

7、力強(qiáng)度不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)2.合力大小為分布圖形的面積,即梯形分布圖形面積3.合力作用點(diǎn)在梯形形心土壓力合力hEp2c√Kp?hKp+2c√Kphp四、例題分析【例】有一擋土墻,高6米,墻背直立、光滑,墻后填土面水平。填土為粘性土,其重度、內(nèi)摩擦角、粘聚力如下圖所示,求主動(dòng)土壓力及其作用點(diǎn),并繪出主動(dòng)土壓力分布圖h=6m?=17kN/m3c=8kPa?=20o【解答】主動(dòng)土壓力系數(shù)墻底處土壓力強(qiáng)度臨界深度主動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力作用點(diǎn)距墻底的距離2c√Kaz0Ea(h-z0)/36m?hKa-2c√Ka五、幾種常見情況下土壓力計(jì)算1.填土表面有均布荷載(以無(wú)粘性土為

8、例)?z+qh填土表面深度z處豎向應(yīng)力為(q+?z)

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