第七章 挡土结构物的土压力 石家庄 主要内容 ■ §7.1 概述 ■§7.2 朗肯土压力理论 ■§7.3 库仑土压力理论 程 ■ §7.4土压力计算方法的一些问题 ■§7.5挡土墙设计 ■ §7.6新型挡土结构*
石 家 庄 经 济 学 院 工 程 学 院 第七章 挡土结构物的土压力 ◼ §7.1 概述 ◼ §7.2 朗肯土压力理论 ◼ §7.3 库仑土压力理论 ◼ §7.4 土压力计算方法的一些问题＊ ◼ §7.5 挡土墙设计 ◼ §7.6 新型挡土结构＊ 主要内容
§7.1 土压力概述 石家庄经济学院 填土面 777八N7八N7八7八w77八六 区T7T 工程学院 码头 隧道侧墙 桥台 土压力通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用 对墙背产生的侧压力
石 家 庄 经 济 学 院 工 程 学 院 §7.1 土压力概述 土压力通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用 对墙背产生的侧压力 E 填土面 码头 桥台 E 隧道侧墙 E E
一、 土压力类型 石家庄经济学院 土压力 静止土压力 主动土压力 被动土压力 ■ 1.静止土压力 程。挡土墙在压力作用下不 发生任何变形和位移， 院 墙后填土处于弹性平衡 o 状态时，作用在挡土墙 背的土压力
石 家 庄 经 济 学 院 工 程 学 院 ◼ 一、土压力类型 静止土压力 主动土压力 被动土压力 土压力 ◼ 1.静止土压力 ◼ 挡土墙在压力作用下不 发生任何变形和位移， 墙后填土处于弹性平衡 状态时，作用在挡土墙 背的土压力 Eo
■ 2.主动土压力 播放动画 庄 在土压力作用下，挡土墙 经 离开土体向前位移至一定 数值，墙后土体达到主动 滑裂面 美 极限平衡状态时，作用在 墙背的土压力 ■ 3.被动土压力 工■播放动画 学 在外力作用下，挡土墙 推挤土体向后位移至一 定数值，墙后土体达到 被动极限平衡状态时， 滑裂面 作用在墙上的土压力
石家庄经济学院工程学院 ◼ 2.主动土压力 ◼ 在土压力作用下，挡土墙 离开土体向前位移至一定 数值，墙后土体达到主动 极限平衡状态时，作用在 墙背的土压力 滑裂面 Ea ◼ 3.被动土压力 ◼ 播放动画 ◼ 播放动画 Ep 滑裂面 ◼ 在外力作用下，挡土墙 推挤土体向后位移至一 定数值，墙后土体达到 被动极限平衡状态时， 作用在墙上的土压力
■4.三种士压力之间的关系 石家庄经济学院 E 工程学院 Ea 对同一挡土墙，在填土 的物理力学性质相同的■1.E。>4
石 家 庄 经 济 学 院 工 程 学 院 ◼ 4.三种土压力之间的关系 -△ +△ -△ +△ E o △ a △ p Ea Eo Ep ◼ 对同一挡土墙，在填土 的物理力学性质相同的 条件下有以下规律： ◼1. Ea ＜Eo ＜＜Ep ◼2. △ p ＞＞△ a
■ 二、静止土压力计算 石 作用在挡土结构背面的静止土压力可视为天然土层自重应 力的水平分量 庄静止土压力强度 KVKVKN P。=Kz 学静止土压力系数 院测定方法： ■1.通过侧限条 E=K 静止土压力 工件下的试验测定 系数 程■2采用经验公 学式K,=1-sinp Koyh 院计算 L ■3.按相关表格 静止土压力分布三角形分布 提供的经验值确 土压力作用点 作用点距墙底3 定
石 家 庄 经 济 学 院 工 程 学 院 ◼ 二、静止土压力计算 作用在挡土结构背面的静止土压力可视为天然土层自重应 力的水平分量 K0 h h z K0 z Eo h Ko 2 2 1 = z h/3 静止土压力 系数 p K z o o = 静止土压力强度 静止土压力系数 测定方法： ◼1.通过侧限条 件下的试验测定 ◼2.采用经验公 式K0 = 1-sinφ’ 计算 ◼3.按相关表格 提供的经验值确 定 静止土压力分布 土压力作用点 三角形分布 作用点距墙底h/3
§7.2 朗肯土压力理论 一、朗肯土压力基本理论 庄 ■1挡土墙背垂直、光滑 瓜瓜V陈V你V你N ■2.填土表面水平 ■3.墙体为刚性体 学院 主动 被动 伸展 程 ” 增加 减小 45 145° 0=2 大主应力方向 小主应力方向
石 家 庄 经 济 学 院 工 程 学 院 §7.2 朗肯土压力理论 ◼ 一、朗肯土压力基本理论 ◼1.挡土墙背垂直、光滑 ◼2.填土表面水平 ◼3.墙体为刚性体 σz =z σx ＝K0 z z f=0 pa ＝Ka z pp ＝Kp z 增加 减小 大主应力方向 主动 伸展 被动 压缩 小主应力方向
石家庄经济学院 T=c+o tang 伸展 压缩 45o-p/2入 人45o+pl2 12 ppo 工 主动极限水平方向均匀伸展 立体处于水平方向均匀压缩 被动极限 平衡状态 弹性平衡 平衡状态 学院 状态 主动朗 处于主动朗肯状态，σ1方向竖直，剪切 被动朗 肯状态 破坏面与竖直面夹角为45°-p/2 肯状态 处于被动朗肯状态，σ3方向竖直，剪切 破坏面与竖直面夹角为45°+p/2
石 家 庄 经 济 学 院 工 程 学 院 pa pp f K0 z z 土体处于 弹性平衡 状态 主动极限 平衡状态 被动极限 平衡状态 水平方向均匀压缩 伸展 压缩 主动朗 肯状态 被动朗 肯状态 水平方向均匀伸展 处于主动朗肯状态，σ1方向竖直，剪切 破坏面与竖直面夹角为45o-/2 45o-/2 45o＋/2 处于被动朗肯状态，σ3方向竖直，剪切 破坏面与竖直面夹角为45o＋/2
二 主动土压力 挡土墙在土压力作用下，产 生离开士体的位移，竖向应 家庄经济学院 力保持不变，水平应力逐渐 减小，位移增大到4。，墙后 土体处于朗肯主动状态时， TPa(c)墙后土体出现一组滑裂面 它与大主应力面夹角45°+/2 45o+p/2 水平应力降低到最低极限值 极限平衡衡条件 朗肯主动土 压力强度 学 Pa rKa-2cKa 朗肯主动土压 力系数
石 家 庄 经 济 学 院 工 程 学 院 ◼ 二、主动土压力 45o＋/2 h 挡土墙在土压力作用下，产 生离开土体的位移，竖向应 力保持不变，水平应力逐渐 减小，位移增大到△ a，墙后 土体处于朗肯主动状态时， 墙后土体出现一组滑裂面， 它与大主应力面夹角45o＋/2， 水平应力降低到最低极限值 z(σ1) pa (σ3) 极限平衡条件 − − = − 2 2 tan 45 2 tan 45 2 3 1 o o c 朗肯主动土压 力系数 a a Ka p = zK − 2c 朗肯主动土 压力强度 z
■讨论： 朗肯主动土 pa=K。-2cVKa 石家庄经济学院 压力强度 当c=0,无粘性土 Pa=rK E =(1/2)h2K。 程 hK。 ■1.无粘性土主动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布 ■2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积 ■3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处
石 家 庄 经 济 学 院 工 程 学 院 h/3 Ea hKa ◼ 讨论： 当c=0,无粘性土 a a Ka p = zK − 2c 朗肯主动土 压力强度 a a p = zK h ◼1.无粘性土主动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布 ◼2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积 ◼3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处 h Ka 2 = (1/ 2)