土压力计算及挡土墙设计最终版.pptVIP

例:扶壁式挡墙，墙总高12米，立板厚0.35米，墙趾悬挑长度0.8米，墙踵长度4.5米，底板厚0.6米（水平），扶肋厚0.4米，间距4米，墙后填土重度18kN/m3，内摩擦角35的无粘性土，填土顶面水平，填土与墙背的内摩擦角17.5，填土后有稳定的岩石坡面，填土与岩石坡面间的内摩擦角也为17.5，岩石坡面与水平向的夹角为Θ,计算土压力。(有限填土） Θ=65 当θ=6545+φ/2=45+35/2=62.5 按地基基础6.7.3-2计算 以立板和墙踵的连线作为假象墙背 α=90-arctan4.5/12=90-20.56=69.44 填土与墙背的内摩擦角为35，填土与岩石坡面的内摩擦角17.5 ，β=0 带入6.7.3-2 Ka=0.627 Ea=1/2*18*12^2*0.627=812.6 第六十三页，共八十八页。 第一破裂角θ η=2*c/γ*h; α’=90-α; Θ=arctan{(sinβ*Sq+sin(α’-φ-δ))/(cosβ*Sq-cos(α’-φ-δ))} Sq=[(sin(α’-δ)*sin(φ+δ)+η*sinα’*cosφ)/(sin(α’+β)*sin(φ-β)+η*sinα’*cosφ)]^0.5 推导过程就是，以土楔体重W, 墙背上的反力E（土压力）,破裂面上由土体内摩擦角引起的反力R和粘聚力C，四力平衡求出E的表达式为Θ的函数，最危险滑裂面为E达到极大值的滑裂面，将E对Θ求导，高数求极大值的方法求出Θ ，90- Θ就是第一破裂角 α’ ：墙背与水平向的夹角， δ：填土与墙背的内摩擦角 第三十一页，共八十八页。 2.适用条件： (1)墙背与填土面条件 　　倾斜墙背的陡墙(ααcr)，填土面不限，即α、β、δ可以不为零，但也可以等于零。填土形式不限，计算面为第一滑裂面 第三十二页，共八十八页。 　计算原理： (1)假定滑动面BC，ΔABC为可能的滑动楔体自重G为ΔABC·γ。 G值为已知。 (2)墙背AB对滑动楔体的支承反力E数值未知，方向已知，与墙背法线N2成δ角(墙与土的摩擦角)。 (3)滑动面BC下方不动土体对 滑动楔体的反力R的数值未知 而方向已定，R的方向与滑动 面BC法线N1成φ角。 第三十三页，共八十八页。 (4)滑动楔体G、E和R三个力作用下处于静力平衡状态。三个力交于一点，可得封闭的力三角形Δabc。 G竖直向下；G与R的夹角∠2=θ-φ；G与E的夹角为ψ， ψ=90o-α-δ；E与R的夹角为180o-[ψ+(θ-φ)]。 (5)取不同滑动面坡角θ1， θ2，…，则G，R，E数值 也随之发生变化，找出最 大的E，即为所求的真正的 主动土压力Ea。 第三十四页，共八十八页。 计算公式： 第三十五页，共八十八页。 (2)墙背与填土之间的摩擦角δ由试验确定或参考表7-2取值。 第三十六页，共八十八页。 (1)库伦土压力理论假设墙后填土是理想散体，只有内摩擦角φ而没有粘聚力c，理论上只适用于无粘性填土。 (2)实际工程中采用粘性填土，为了考虑粘性土的粘聚力c对土压力数值的影响，在应用库伦公式时，曾有将内摩擦角φ增大，采用“等值内摩擦角φD”来综合考虑粘聚力对土压力的效应的方法，但误差较大。 (3)可用以下方法确定： 　　《建筑地基基础设计规范》推荐的公式 第三十七页，共八十八页。 综合内摩擦角 Τ=σ*tanφ+c 或 Τ=σ*tan(φd) σ*tan(φd)=σ*tanφ+c φd =arctan(tanφ+2c/(γ*h*cosθ^2)) 值得指出的是等待内摩擦角并非定值，它与挡墙的高度有关， 通常强高越小， φd越大；这将导致按照φd计算高墙时可能偏于不安全 而对于低墙可能偏于保守。 铁路路基支挡设计规范3.2.11 墙高6米，综合内摩擦角取35，6~12米，取35~30 第三十八页，共八十八页。 规范推荐的公式 规范推荐采用与楔体试算法相似的平面滑裂面假定，得到主动土压力为： 2.填土为粘性土 第三十九页，共八十八页。 第二破裂面法 当墙背很缓（如衡重式挡墙的上墙及L形墙背），则墙后土体的破裂棱体可能沿着出现在土中的相交于墙踵的两个破裂面滑动，远离墙的称第一破裂面，近墙的称第二破裂面，出现第二破裂面时计算土压力的方法，称第二破裂面法。 第四十页，共八十八页。 悬臂式挡墙和扶壁式挡墙 建筑边坡工程技术规范11.2.2：扶壁式挡墙土压力宜按第二破裂面法进行计算。当不能形成第二破裂面时，可用墙踵下缘与墙顶内缘的连线或通过墙踵的竖向平面作为假想墙背，取不利状态的侧向压力为设计控制值 铁路路基支挡设计规范5.2.3:悬臂式挡土墙和扶壁式挡土墙的土压力按库伦理论计算时，可按第二破裂面法计算。当不能形成第二破裂面时