第七章土压力理论.PPTVIP

第七章土 压 力 理 论 7.1 概述 7.2 静止土压力计算 7.3 朗肯土压力理论 7.4 库仑土压力理论 7.5 几种特殊情况下的库仑土压力计算 7.6 本章小结 7.4.2 库尔曼图解法 1）基本原理 库仑土压力理论只适用于墙后填土为无黏性土(c=0)及填土面为平面的情况，当填土为黏性土(c≠0)及填土面为折线、曲线或填土面有荷载时，可用库尔曼图解法求得作用于墙背的土压力。 △BMN相似于△abc，则得： mn代表主动土压力Ea的大小。 2）作图步骤 (1)按比例绘出挡土墙与填土面的剖面图； (2)通过B点作自然坡面BD，使BD与水平线的夹角为φ； (3)通过B点作基线BL，使BL与BD的夹角为Ψ=90°-α-δ； (5)将m1，m2，…连成曲线，作该曲线的切线使之平行于BD，过切点m作平行于BL的直线与BD交于n点，则mn的大小即为主动土压力Ea； (6)连接Bm并延长交地面于C点，BC面即为所求的真正破裂面。 (4)在墙背AB和自然坡面BD之间任意选定破裂面BC1，BC2，…求出土楔体ABC1，ABC2，…的自重W1，W2 ，…，按某一适当比例尺作Bn1=W1，Bn2=W2，… ，过n1，n2 ，…分别作平行于BL的平行线BC1，BC2，…，交于点m1，m2，…； 7.4.3 朗肯与库仑土压力理论的讨论 朗肯土压力理论和库仑土压力理论分别根据不同的假设，以不同的分析方法计算土压力，只有在最简单的情况下(α=0,β=0,δ=0)，用这两种理论计算的结果才相同，否则便得出不同的结果。 朗肯土压力理论应用半空间中的应力状态和极限平衡理论的概念比较明确，公式简单，对于黏性土和无黏性土都可以用公式直接计算，故在工程中得到广泛的应用。但其常须假设墙背直立、光滑、墙后填土水平，因而使应用范围受到限制，并由于该理论忽略了墙背与填土之间摩擦的影响，使计算的主动土压力偏大，而计算的被动土压力偏小。 7.4.3 朗肯与库仑土压力理论的讨论 库仑土压力理论根据墙后滑动土楔的静力平衡条件推导得土压力计算公式，考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背倾斜、填土面倾斜的情况，但由于该理论假设填土是无黏性土，因此不能用库仑理论的原公式直接计算黏性土的土压力。库仑理论假设墙后填土破坏时，破裂面是一平面，而实际上却是一曲面，实验证明，在计算主动土压力时，只有当墙背的斜度不大，墙背与填土间的摩擦角较小时，破裂面才接近于一个平面，因此，计算结果与按曲线滑动面计算的有出入。在通常情况下，这种偏差在计算主动土压力时约为，可以认为已满足实际工程所要求的精度；但在计算被动土压力时，由于破裂面接近于对数的螺线，因此计算结果误差较大，有时可达2~3倍，甚至更大。 7.5.1 车辆荷载作用下的土压力计算 在桥台或挡土墙设计时，应考虑车辆荷载引起的土压力。计算原理是按照库仑土压力理论，把填土破坏棱体围内的车辆荷载，用一个均布荷载来代替，然后用库仑土压力公式计算。 ① 确定破坏棱体的长度l0 计算步骤 ②计算挡土墙的计算长度B ③计算汽车荷载的等代均布土层厚度hc ④计算主动土压力 土压力理论 * 在水利、电力、交通以及房屋建筑等工程中常见的挡土结构物(或称挡土墙)，如支撑土坡的挡土墙、堤岸挡土墙、地下室侧墙和拱桥桥台等，见图7.1，其作用都是用来挡住墙后的填土并承受来自填土的侧向压力-土压力。在挡土结构物设计及验算时，必须计算土压力的大小、方向、分布规律和合力作用点。 根据研究，影响土压力的大小和分布的因素很多，除了与土的性质有关外，还和墙体的位移方向、位移量、土体与结构间的相互作用以及挡土结构物类型有关。 7.1.1 土压力的分布 1) 刚性挡土墙 一般指用砖、石或混凝土所筑成的断面较大的挡土墙。由于刚度大，墙体在侧向土压力作用下，仅能发生整体平移或转动，强身的挠曲变形则可忽略。对于这种类型的挡土墙，墙背受到的土压力呈线性(三角形或梯形)分布，最大压力强度发生在底部，类似于静水压力分布，见图7.2。 2) 柔性挡土墙 当挡土结构物自身在土压力作用下发生挠曲变形时，则结构变形将影响土压力的大小和分布，称这种类型的挡土结构物为柔性挡土墙。例如，在深基坑开挖中，为支护坑壁而打入土中的锚桩墙即属于柔性挡土墙。这时作用在墙身上的土压力为曲线分布，计算时可简化为直线分布，如图7.3所示。 3) 临时支撑 基坑的坑壁围护有时还可采用由横板、立柱和横撑组成的临时支撑系统，见图7.4(a)所示。 作用在支撑上的土压力分布呈抛物线形，最大土压力不是发生在基底，而是