土壓力(4).ppt

第八章土壓力,EarthPressure,黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院,主要內(nèi)容8.1概述8.2擋土墻側(cè)的土壓力*8.3朗肯土壓力理論*8.4庫(kù)倫土壓力理論*8.5朗肯理論與庫(kù)倫土壓力理論的比較,山體滑坡,8.1概述Introduction,擋土墻的用途,擋土墻發(fā)生事故的例子,多瑙河碼頭岸墻滑動(dòng),1952年，岸墻長(zhǎng)528.2米，高14米，由鋼筋砼沉箱建成，接近完成時(shí)，大規(guī)模向前滑移達(dá)6米，長(zhǎng)203米,英國(guó)倫敦鐵路擋土墻滑動(dòng)圖,1905年，重力式砼結(jié)構(gòu)，墻高9.5米，最大厚4.6米，正常使用13年，1918年，半小時(shí)內(nèi)大規(guī)模向前滑移達(dá)6.1米，長(zhǎng)162米。倫敦粘土，長(zhǎng)期荷載作用，c降低，強(qiáng)度降低。,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。,一.土壓力定義,二.土壓力類型,1、靜止土壓力E0,墻土間無(wú)位移，墻后填土處于彈性平衡，此時(shí)墻背上的土壓力稱為靜止土壓力。,2、主動(dòng)土壓力Ea,墻發(fā)生離開土體方向的位移，墻后土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)，這時(shí)土壓力減小至最小，稱為主動(dòng)土壓力。,3、被動(dòng)土壓力Ep,墻發(fā)生擠向土體的位移，墻后土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)，這時(shí)土壓力達(dá)到最大值，稱為被動(dòng)土壓力,4、三種土壓力大小關(guān)系,8.2擋土墻側(cè)的土壓力At-restsoilpressure,一、土壓力計(jì)算公式,1)經(jīng)驗(yàn)值：砂土0.340.45;粘性土0.50.7,2)半經(jīng)驗(yàn)公式：,K0-靜止土壓力系數(shù),Alpan,I.(1967),E0,H,靜止土壓力的分布,二、總靜止土壓力,求分布荷載的等效集中作用,三、應(yīng)用,地下室外墻、巖基上的擋土墻、拱座,8.3朗肯土壓力理論Rankine,一、基本假設(shè),(1)墻背豎直、光滑,(2)填土面水平,二、主動(dòng)土壓力,1、主動(dòng)土壓力集度,粘性土,臨界深度,2、合力三角形面積,無(wú)粘性土,粘性土,Ea,H,無(wú)粘性土的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度分布圖,Ea,H,粘性土的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度分布圖,a,d,e,b,c,三、被動(dòng)土壓力,1、被動(dòng)土壓力集度,粘性土,無(wú)粘性土,被動(dòng)土壓力系數(shù),2、合力三角形面積,無(wú)粘性土,粘性土,無(wú)粘性土,Ep,無(wú)粘性土的被動(dòng)土壓力強(qiáng)度分布圖,H,Ep,粘性土的被動(dòng)土壓力強(qiáng)度分布圖,四、幾種一般情況的土壓力計(jì)算,1、填土表面有連續(xù)均布荷載,1）將均布荷載換算成當(dāng)量的土重，用此假想的土重代替均布荷載，填土面水平時(shí)，當(dāng)量土層厚度：2）墻高假想為3）計(jì)算假想的擋土墻土體系的土壓力；4）取實(shí)際的墻高部分的土壓力；*計(jì)算結(jié)果：以無(wú)粘性土的主動(dòng)土壓力為例：相當(dāng)于無(wú)超載，只是豎向壓應(yīng)力增加了,Ea,填土面有均布荷載的土壓力計(jì)算,2、成層填土,3、墻后填土有地下水,1）地下水對(duì)土壓力影響的兩個(gè)方面a）土性：砂土：影響較小粘性土：降低抗剪強(qiáng)度指標(biāo)；b）總壓力：增大2）土壓力計(jì)算a）水下土采用有效重度b）計(jì)算自由水引起的壓力,水另外計(jì)算,例題,已知：墻高7m，墻背豎直光滑，墻后填土水平，并有均布荷載20kPa作用，其余指標(biāo)如圖求：求主動(dòng)土壓力，并繪出側(cè)壓力分布圖,8.4庫(kù)倫土壓力理論Coulomb,一、研究的課題,（1）墻背俯斜；（2）填土表面傾斜；（3）墻后填土是均勻砂性土（4）墻背粗糙,（1）擋土墻向前移動(dòng)；（2）墻后填土沿墻背和填土中某一平面同時(shí)下滑，形成滑動(dòng)楔體；（3）土楔體處于極限平衡狀態(tài)；（4）滑動(dòng)楔體為剛體；（5）楔體對(duì)墻背的推力即主動(dòng)土壓力Ea,二、假設(shè)條件（主動(dòng)）,三、求解思路,1）構(gòu)成力三角形，求解E；2）不同的滑動(dòng)面坡角，有不同E；3）找出最大E即為主動(dòng)土壓力Ea（求極值）。,W,R,E,W,R,E,A,C,B,四、主動(dòng)土壓力計(jì)算,主動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布,主動(dòng)土壓力的作用方向：與墻背的法線成角，指向墻體,庫(kù)倫主動(dòng)土壓力的一般表達(dá)式：,或,五、被動(dòng)土壓力計(jì)算,W,R,E,W,R,E,A,C,B,被動(dòng)土壓力的庫(kù)倫公式為：,或,8.5朗肯理論與庫(kù)倫土壓力理論的比較,一、粘性土的庫(kù)侖土壓力,1抗剪強(qiáng)度相等方法,2土壓力相等方法,3廣義Coulomb土壓力,詳見：陳學(xué)良，陶夏新（2002）粘性土擋土墻地震土壓力解析解,二、填土表面均布荷載作用,1計(jì)算當(dāng)量土層高度；2虛構(gòu)墻背；3計(jì)算虛構(gòu)墻背的高度h+H；4按虛構(gòu)的墻背計(jì)算土壓力；5截取實(shí)際墻背高度范圍內(nèi)的土壓力。,三.朗金理論與庫(kù)倫理論的比較,朗金土壓力理論：（1）依據(jù)：半空間的應(yīng)力狀態(tài)和土的極限平衡條件（2）概念明確、計(jì)算簡(jiǎn)單、使用方便（3）理論假設(shè)條件（4）理論公式直接適用于粘性土和無(wú)粘性土（5）由于忽略了墻背與填土之間的摩擦，主動(dòng)土壓力偏大，被動(dòng)土壓力偏小。,庫(kù)倫土壓力理論：（1）依據(jù)：墻后土體極限平衡狀態(tài)、楔體的靜力平衡條件（2）理論假設(shè)條件（3）理論公式僅直接適用于無(wú)粘性土（4）考慮了墻背與土之間的摩擦力，并可用于墻背傾斜，填土面傾斜的情況。但庫(kù)倫理論假設(shè)破裂面是一平面，與按滑動(dòng)面為曲面的計(jì)算結(jié)果有出入。,討論：土壓力計(jì)算的幾個(gè)應(yīng)用問題,1朗金理論與庫(kù)侖理論的比較,朗金理論：優(yōu)點(diǎn)概念明確、公式簡(jiǎn)單，便于記憶，可用于粘性和無(wú)粘性填土。缺點(diǎn)假定墻背光滑、直立，填土面水平，適用范圍受到限制。計(jì)算主動(dòng)土壓力偏大，被動(dòng)土壓力值偏小。庫(kù)侖理論：優(yōu)點(diǎn)比朗肯條件寬松缺點(diǎn)破裂面為平面的假設(shè)與實(shí)際不符，被動(dòng)土壓力計(jì)算誤差較大。,2土