土力学与地基基础课件：土压力计算.pptVIP

土压力计算 1 概述 在港口、水利、路桥及房屋建筑等工程中，挡土结构物（挡土墙）是一种常见的建筑物。 挡土结构物的作用是用来挡住墙后的填土并承受来自填土的压力。 土体作用在挡土结构物上的压力称为土压力 本章的任务是讨论土压力的大小和分布规律的确定方法 概述 概述 概述 概述 概述 概述 概述 位移对土压力的影响及三种土压力 土压力的大小和分布规律不仅与挡土墙的高度、填土的性质有关，还与挡土墙的刚度及其位移关系密切，挡土墙的位移是决定因素 位移对土压力的影响及三种土压力 静止土压力 E0 挡土墙为刚性不动时，土处于静止状态不产生位移和变形，此时作用在挡土墙上的土压力。 主动土压力 Ea 挡土墙背离填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土体受到的土压力逐渐减小，当墙后填土达到极限平衡状态时，土压力降为最小值，这是作用在挡土墙上的土压力。 被动土压力 Ep 挡土墙向着填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土体受到挤压而引起土压力逐渐增大，当墙后填土达到极限平衡状态时，土压力增大为最大值，这是作用在挡土墙上的土压力。 影响土压力的主要因素 影响土压力的主要因素:主要是挡土墙的位移方向和位移量的大小；其次是挡土墙的性质及填土的性质 2 静止土压力计算 静止土压力只发生在挡土墙为刚性，墙体不发生任何位移的情况，实际工程中，作用在深基础侧墙或者U形桥台上土压力，可近似看作静止土压力。 按照水平向自重应力的计算公式确定 静止土压力计算 若墙后填土为均匀体，则单位面积上静止土压力为 静止土压力计算 若墙后填土中有地下水，则计算静止土压力时，水中土的重度应取浮重度 静止土压力计算 静止土压力计算的关键是静止侧压力系数的确定。K0可由室内的或现场的静止侧压力试验来测定。 对于砂或正常固结的粘土，可根据有效内摩擦角来确定:砂土K0=0.35—0.45; 粘性土K0=0.5—0.7 3 朗肯土压力理论 Rankine土压力理论和Coulomb土压力理论是计算主动土压力和被动土压力的两种基本理论。 朗肯土压力理论：根据半空间的应力状态和土的极限平衡条件得出土压力的计算方法。 Rankine土压力理论的基本原理和基本假定 基本原理 认为墙后填土达到极限平衡状态时，与墙背接触的任一土单元体都处于极限平衡状态，然后根据土单元体处于极限平衡状态时应力所满足的条件来建立土压力的计算公式 基本假定 土体是具有水平表面的半无限体，挡土墙是刚性的，墙背竖直光滑。 采用这样假定的目的是控制墙后单元体在水平和竖直方向的主应力方向。 Rankine土压力理论的基本原理和基本假定 Rankine土压力理论的基本原理和基本假定 Rankine土压力理论的基本原理和基本假定  墙后土体处于朗肯主动土压力状态时，土体剪切破坏面与竖直面的夹角为45°-Ф/2；当墙后土体处于朗肯被动土压力状态时，土体剪切破坏面与水平面的夹角为45°-Ф/2。 Rankine主动土压力计算 基本计算公式 无粘性土的主动土压力计算 无粘性土的主动土压力计算P157 5.5-1.墙后填土表面有连续均布荷载的情况,当挡土墙墙后填土面有均布荷载q作用时，若填土重度为?,则将均布荷载换算成的当量土层厚度为q/ ?  粘性土的主动土压力计算  粘性土的主动土压力计算 临界深度：对墙后填土为粘性土的挡土墙，若离填土面某一深度处的主动土压力等于零，则该深度称为临界深度。 墙后为粘性填土时的主动土压力强度包括两部分：一部分是由土自重引起的土压力，另一部分是由土的粘聚力引起的土压力。 粘性土的主动土压力计算 粘性土的主动土压力计算 Rankine被动土压力计算 基本计算公式 无粘性土被动土压力的计算 无粘性土被动土压力的计算 粘性土被动土压力的计算 粘性土被动土压力的计算 填土中有地下水时的土压力计算 当墙后填土中有水时，需考虑地下水位以下的填土由于浮力作用使有效重量减轻引起的土压力减小，水下填土部分采用浮容重进行计算。 当墙后填土有地下水时，作用在墙背上的侧压力有土压力和水压力两部分 当墙后无粘性填土中地下水位逐渐上升时，墙背上的侧压力产生的变化是增大 在计算作用在墙背上的总压力应包括水压力和土压力的作用。 填土中有地下水时的土压力计算(P158 -159) 填土为成层土时的土压力计算(P157-158) 由于各层填土重度不同，使得填土竖向应力分布在土层交界面上出现转折 由于各层填土粘聚力和内摩擦角不同，所以在计算主动或被动土压力系数时，需采用计算点所在土层的粘聚力和内摩擦角 填土为成层土时的土压力计算 4 库仑土压力