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《第7章 擋土結(jié)構(gòu)的土壓力計算.ppt》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、在建筑工程中，遇到在土坡上、下修筑建筑物時，為了防止土坡發(fā)生滑坡和坍塌，需用各種類型的擋土結(jié)構(gòu)物加以支擋。擋土墻是最常用的支擋結(jié)構(gòu)物。土體作用在擋土墻上的壓力稱為土壓力。土壓力的計算是擋土墻設(shè)計的重要依據(jù)。擋土墻在世界各國工業(yè)與民用建筑、水利水電工程、鐵道、公路、橋梁、港口及航道等各類建筑工程中廣泛地應(yīng)用，例如：山區(qū)和丘陵地區(qū)，在土坡上、下修筑房屋時，防止土坡坍塌的擋土墻，支擋建筑物周圍填土的擋土墻，房屋地下室的外墻，江河岸邊橋的邊墩，碼頭岸墻，堆放煤、卵石等散粒材料的擋墻，等等。第七章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)的土壓力計算第一節(jié)概述一.擋土墻的
2、用途1、擋土墻按結(jié)構(gòu)型式分類：①重力式；②懸臂式；③扶壁式；④錨桿式； ⑤加筋土擋土墻。2、按建筑材料分類：①磚砌；②塊石；③素混凝土；④鋼筋混凝土。按擋土墻的規(guī)模與重要性選用相應(yīng)的材料。二．擋土墻的類型作用于擋土墻上的主要荷載是土壓力，而土壓力的大小及其分布規(guī)律將會隨擋土墻可能位移的方向、墻后填土的物理力學(xué)性質(zhì)、墻背和填土面的傾斜程度以及擋土墻的截面大小等因素的不同而有較大的差別。因此．在設(shè)計中應(yīng)首先確定土壓力的性質(zhì)，然后才能采取相應(yīng)的方法計算其大小及分布規(guī)律。太沙基等人進(jìn)行了擋土墻的模型試驗．研究了墻的位移方向及大小與土壓力
3、之間的關(guān)系。第二節(jié)擋土墻上的土壓力如果擋土墻在土壓力作用下不向任何方向移動或轉(zhuǎn)動而保持原來的位置，則作用在墻背上的土壓力稱為靜止土壓力。房屋地下室的外墻，以及其他幾乎不發(fā)生位移的地下墻體，其側(cè)壓力可按靜止土壓力計算。靜止土壓力等于土在自重作用下無側(cè)向變形時的水平向應(yīng)力σx，如圖所示，即：一．靜止土壓力式中p——靜止土壓力，kN／m2；K0——靜止土壓力系數(shù)，可通過試驗確定，或根據(jù) 土的有效內(nèi)摩擦角φ′按經(jīng)驗公式K0=1－sinφ`（對正 常固結(jié)粘性土按K0=0.95－sinφ`）計算；γ——填土的重度，kN／m3；z——土壓力計
4、算點的深度，從填土表面算起，m。靜止土壓力沿墻高呈三角形分布。沿?fù)跬翂v向取單位長度來計算，則作用在距墻底為三分之一墻高處的土壓力合力E0（kN／m）為：從擋土墻的試驗研究中發(fā)現(xiàn)，擋土墻向前移動或轉(zhuǎn)動時，墻后土體隨之向前移動。土體下方阻止移動的強(qiáng)度發(fā)揮作用，使作用在墻背上的土壓力減小。當(dāng)位移量達(dá)到某一定值時，墻背填土開始出現(xiàn)連續(xù)的滑動面，墻背與滑動面之間的土楔有跟隨擋土墻一起向下滑動的趨勢。在這個土楔即將滑動時，滑動面上產(chǎn)生抗剪強(qiáng)度全部發(fā)揮，作用在擋土墻上的土壓力為最小，這就是主動土壓力。沿墻高方向單位面積上的主動土壓力強(qiáng)度用p
5、a表示；沿墻長方向單位長度上土壓力合力用Ea（kN／m）表示。這時，土楔體內(nèi)的應(yīng)力處于極限平衡狀態(tài)，稱為主動極限平衡狀態(tài)。一般情況下，達(dá)到極限平衡狀態(tài)時墻的位移量是較小的，表4-2給出了參考值（松砂和軟粘土在位移量為0．05h時仍為靜止土壓力）。二．主動土壓力當(dāng)擋土墻在外力作用（如拱橋的橋臺受到拱橋的推力作用）下向墻背填土方向轉(zhuǎn)動或移動時（如圖個決所示），墻背擠壓土體，使土壓力逐漸增大。當(dāng)位移量達(dá)一定值（參考表4-2，其值比主動土壓力狀態(tài)時要大得多）時，土體也開始出現(xiàn)連續(xù)的滑動面，形成的土楔隨擋土墻一起向上滑動。在這個土楔即將滑
6、動時，滑動面上產(chǎn)生抗剪強(qiáng)度全部發(fā)揮，墻后土體達(dá)到被動極限平衡狀態(tài)，作用在擋土墻上的土壓力增至最大，這就是被動土壓力，用pp表示。而被動土壓力的合力就以Ep表示。這時，土楔內(nèi)的應(yīng)力處于被動極限狀態(tài)。三．被動土壓力111111111W.J．M．朗金（Rankine，1857）土壓力理論研究了半無限彈性土體中處于極限平衡條件區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)，繼而導(dǎo)出極限應(yīng)力的理論解。該理論雖屬古典理論之一，但概念明確，方法簡便，故沿用至今。下面將對該理論作較為詳細(xì)的介紹。第三節(jié)朗金土壓力理論如果擋土墻后的填土面為水平，墻背垂直于填土面，而且墻背光滑，
7、則墻背處沒有摩擦力，土體的豎直面和水平面沒有剪應(yīng)力，故豎直方向和水平方向的應(yīng)力為主應(yīng)力。而豎直方向的應(yīng)力即為土的豎向自重應(yīng)力。如果擋土墻在施工階段和使用階段沒有發(fā)生側(cè)移和轉(zhuǎn)動，那么水平向的應(yīng)力就是靜止土壓力，也就是土的側(cè)向自重應(yīng)力。這時距離填土面為之深處的一點M的應(yīng)力狀態(tài)（如圖4-9a所示）可用莫爾應(yīng)力圓I表示，如圖4-9d所示。此時，M點未到達(dá)極限平衡狀態(tài)。如果擋土墻向離開土體的方向移動，則土體向水平方向伸展，因而使水平向的應(yīng)力（小主應(yīng)力）減小。而豎向應(yīng)力（大主應(yīng)力）保持不變。當(dāng)擋土墻的位移使墻后某一點的小主應(yīng)力減小而到達(dá)極限
8、平衡狀態(tài)時，該點的應(yīng)力圓就與抗剪強(qiáng)度包線相切，以圖中的莫爾應(yīng)力圓II來表示，此圓即為極限應(yīng)力圓。如果擋土墻的位移使墻背后的土體在一定范圍內(nèi)逐漸達(dá)到主動極限平衡狀態(tài)，則在該區(qū)域內(nèi)的土體各點都產(chǎn)生了兩組相互交成（90o-φ）角的破裂面。此時，作用在墻背上的小主應(yīng)力就
