第七章土壓力與擋土墻設(shè)計ppt課件.ppt

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1、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)SoilMechanicsandFoundationEngineering主講人：第一節(jié)土壓力概述第二節(jié)靜止土壓力計算第三節(jié)朗肯土壓力理論第四節(jié)庫侖土壓力計算理論第五節(jié)幾種常見情況的土壓力第六節(jié)擋土墻設(shè)計第七章土壓力與擋土墻設(shè)計本章提要土壓力是與土的抗剪強(qiáng)度有關(guān)的問題，也是土力學(xué)重要問題之一。學(xué)習(xí)本章時，要熟悉土壓力的類型及它們產(chǎn)生的條件和適用范圍，熟練掌握土壓力計算方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)要熟悉土壓力的類型及它們產(chǎn)生的條件和適用范圍，熟練掌握土壓力計算方法。學(xué)習(xí)朗肯土壓力理論假設(shè)條件、主動土壓力、被動土壓力。要求掌握朗肯假

2、設(shè)條件，熟練掌握其計算方法。學(xué)習(xí)庫侖土壓力理論假設(shè)條件、數(shù)值解法與庫爾曼圖解法，要求掌握其假設(shè)條件及數(shù)值解法，從分析方法與計算誤差上比較兩個理論的不同。本章學(xué)習(xí)中要求掌握幾種常見情況的主動土壓力計算。第一節(jié)土壓力概述土壓力：土體作用在擋土結(jié)構(gòu)物上的壓力(圖7-1)，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、大小和結(jié)構(gòu)物的剛度、高度及形狀等有關(guān)。工程上常用擋土墻類型一、擋土結(jié)構(gòu)類型對土壓力分布的影響擋土墻按其剛度和位移方式分為剛性擋土墻、柔性擋土墻和臨時支撐三類。1．剛性擋土墻：用磚、石或混凝土所筑成的斷面較大的擋土墻

3、。由于剛度大，墻體在側(cè)向土壓力作用下，僅能發(fā)生整體平移或轉(zhuǎn)動的撓曲變形可忽略。墻背受到的土壓力呈三角形分布，最大壓力強(qiáng)度發(fā)生在底部，類似靜水壓力分布。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支擋結(jié)構(gòu)。靜止土壓力被動土壓力主動土壓力土壓力二、墻體位移與土壓力類型1.靜止土壓力（E0）：墻受側(cè)向土壓力后，墻身變形或位移很小，可認(rèn)為墻不發(fā)生轉(zhuǎn)動或平移，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，背離填土方向移動或沿墻跟轉(zhuǎn)

4、動，土壓力逐漸減小，直至土體達(dá)到極限平衡狀態(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(dá)到極限平衡狀態(tài)，形成滑動面。此時的土壓力稱為被動土壓力Ep。同樣填土高度的擋土墻，作用有不同性質(zhì)的土壓力時見圖7-3，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。三、影響土壓力的因素(1)擋土墻的位移方向和位移量；(2)擋土墻的形狀、墻背的光滑程度和結(jié)構(gòu)形式；(3)墻后填土的性質(zhì)，包括填土的重度、含水量、內(nèi)摩擦角和黏聚力的大小及填土

5、面的傾斜程度。四、研究土壓力的目的研究土壓力的目的主要在于：1．設(shè)計擋土構(gòu)筑物，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)，見圖7-4，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。0?zK0?z彈性平衡狀態(tài)時的莫爾圓自重應(yīng)力豎直截面上的法向應(yīng)力靜止土壓力在深度Z處，作用在

6、水平面上的主應(yīng)力為：作用在豎直面的主應(yīng)力為：即為作用在豎直墻背AB上的靜止土壓力，與深度z呈直線線性分布。E0H靜止土壓力的分布靜止側(cè)壓力系數(shù)K0靜止側(cè)壓力系數(shù)K0的數(shù)值可通過室內(nèi)或原位的靜止側(cè)壓力試驗(yàn)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)ζ或靜止土壓力系數(shù)K0。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：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

7、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計算：第三節(jié)朗肯土壓力理論一、基本原理1857年朗肯提出土壓力理論，主要研究自重應(yīng)力作用下，半無限土體內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)力由彈性平衡狀態(tài)發(fā)展為極限平衡狀態(tài)的情況，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3．擋墻背面光滑即不考慮墻與土之間的摩擦力一、主動土壓力1．當(dāng)土體靜止不動時，深度Z處土單元體的應(yīng)力,見圖7-5a；2．當(dāng)代表土墻墻背的豎直光滑面AB面向外平移時，右側(cè)土體的水平應(yīng)力逐漸減小，而方向保持

8、不變。當(dāng)AB位移至A’B’時，應(yīng)力圓與土體的抗剪強(qiáng)度包線相切——土體達(dá)到主動極限平衡狀態(tài)。此時，作用在墻上的土壓力達(dá)到最小值，即為主動土壓力主動土壓力計算原理無粘性土HH/3粘性土z0粘性土的主動土壓力由兩部分組成，第一項(xiàng)：為土重產(chǎn)生的，是正值，隨