第7章挡土结构的土压力计算.pptVIP

第七章 挡土结构的土压力计算第一节 概述 一.挡土墙的用途 被动土压力分布如图所示。被动土压力的合力为： 砂土： 粘性土： Ep的作用点通过三角形（对砂土而言）或梯形（对粘性土而言）压力分布图的形心。 以上介绍的朗金土压力理论，从土的应力状态和极限平衡条件导出计算公式，其概念明确，公式简单。但由于假定墙背垂直、光滑和填土面水平，使适用范围受到限制。一般的墙背并非光滑，而墙背与填土之间存在的摩擦力将使主动土压力减小和被动土压力增加。所以用朗金土压力理论计算是偏于安全的。采用被动土压力作为结构物的支承力时，产生被动土压力所需要的位移量较大，可能超过结构物的允许值。如实际工程的位移量小，则被动土压力只能发挥一部分。此外，从上述计算公式可以看出，提高墙后填土的质量，使其抗剪强度指标φ和c值增加，有助于减小主动土压力和增加被动土压力。 三．几种常见情况的土压力计算 一些特殊的情况（例如墙后填土表面有连续均布荷载、填土中存在地下水以及填土为成层土等）常在工程中遇到。下面介绍利用朗金土压力的基本公式来计算这些情况下的主动土压力的方法。 1．填土面上有均布荷载 填土面上有均布荷载时（如图所示），一般将均布荷载换算成等效的土重（其重度γ与填土相同），即设想一厚度为h=q／γ的土层，作用在填土面上，然后计算填土面处和墙底处的土压力，从而确定墙背的土压力分布情况。以砂土为例，填土面处的主动土压力为： 墙底处的土压力为： * * 在建筑工程中，遇到在土坡上、下修筑建筑物时，为了防止土坡发生滑坡和坍塌，需用各种类型的挡土结构物加以支挡。挡土墙是最常用的支挡结构物。土体作用在挡土墙上的压力称为土压力。土压力的计算是挡土墙设计的重要依据。 挡土墙在世界各国工业与民用建筑、水利水电工程、铁道、公路、桥梁、港口及航道等各类建筑工程中广泛地应用，例如：山区和丘陵地区，在土坡上、下修筑房屋时，防止土坡坍塌的挡土墙，支挡建筑物周围填土的挡土墙，房屋地下室的外墙，江河岸边桥的边墩，码头岸墙，堆放煤、卵石等散粒材料的挡墙，等等。 1、挡土墙按结构型式分类： ①重力式；②悬臂式；③扶壁式；④锚杆式；⑤加筋土挡土墙。 2、按建筑材料分类： ①砖砌；②块石；③素混凝土；④钢筋混凝土。 按挡土墙的规模与重要性选用相应的材料。 二．挡土墙的类型 作用于挡土墙上的主要荷载是土压力，而土压力的大小及其分布规律将会随挡土墙可能位移的方向、墙后填土的物理力学性质、墙背和填土面的倾斜程度以及挡土墙的截面大小等因素的不同而有较大的差别。因此．在设计中应首先确定土压力的性质，然后才能采取相应的方法计算其大小及分布规律。太沙基等人进行了挡土墙的模型试验．研究了墙的位移方向及大小与土压力之间的关系。 第二节 挡土墙上的土压力 如果挡土墙在土压力作用下不向任何方向移动或转动而保持原来的位置，则作用在墙背上的土压力称为静止土压力。房屋地下室的外墙，以及其他几乎不发生位移的地下墙体，其侧压力可按静止土压力计算。 静止土压力等于土在自重作用下无侧向变形时的水平向应力σx，如图所示，即： 一．静止土压力 式中 p——静止土压力， kN／m2； K0——静止土压力系数，可通过试验确定，或根据 土的有效内摩擦角φ′按经验公式K0= 1－ sinφ`（对正 常固结粘性土按K0=0 .9 5－ sinφ`）计算； γ——填土的重度，kN／m3； z ——土压力计算点的深度，从填土表面算起，m 。 静止土压力沿墙高呈三角形分布。沿挡土墙纵向取单位长度来计算，则作用在距墙底为三分之一墙高处的土压力合力 E0（ kN／m）为： 从挡土墙的试验研究中发现，挡土墙向前移动或转动时，墙后土体随之向前移动。土体下方阻止移动的强度发挥作用，使作用在墙背上的土压力减小。当位移量达到某一定值时，墙背填土开始出现连续的滑动面，墙背与滑动面之间的土楔有跟随挡土墙一起向下滑动的趋势。在这个土楔即将滑动时，滑动面上产生抗剪强度全部发挥，作用在挡土墙上的土压力为最小，这就是主动土压力。 沿墙高方向单位面积上的主动土压力强度用pa 表示；沿墙长方向单位长度上土压力合力用Ea （kN／m）表示。这