第6章土压力计算 6.1概述 6.1.1土压力的产生及计算简述 在水利水电、铁路和公路桥梁及工民建等工程建设中,常采用挡土墙来支撑土坡或挡土 以免滑塌。例如:支挡建筑物周围填土的挡土墙(图6-1a),房屋地下室的侧墙,(图6-1b) 桥台,图(6-1c),水闸边墙,(图6-1d)等。这些结构物都会受到土压力的作用,土体作用 在挡土墙上的压力称为土压力。作用于挡土墙背上的土压力是设计挡土墙要考虑的主要荷 载 挡土墙按结构型式可分为重力式、悬壁式、扶壁式等。可用块石、条石、砖、混凝土与 钢筋混凝土等材料建筑。 挡土墙的设计,一般取单位长度按平面问题考虑。作用于挡土墙上的土压力的计算较为 复杂,目前计算土压力的理论仍多采用古典的朗肯理论和库伦理论。大型及特殊构筑物土 压力的计算常采用有限元数值分析计算。本章主演介绍静止土压力的计算、主动土压力及被 动土压力计算的朗肯理论和库伦理论及一些特殊情况下的土压力的计算。对非极限土压力的 计算请参阅有关书籍及参考文献 6.1.2土压力的类型 试验表明,土压力的大小主要与挡土墙的位移、挡土墙的形状、墙后填土的性质以及填 土的刚度等因素有关,但起决定因素的是墙的位移。根据墙身位移的情况,作用在墙背上的 土压力可分为静止土压力、主动土压力和被动土压力 1)静止土压力 当挡土墙静止不动时,即不能移动也不转动,这时土体作用在挡土墙的压力称为静止土 压力凸。 2)主动土压力 挡土墙向前移离填土,随着墙的位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐减小, 当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力减至最小,称 为主动土压力P 3)被动土压力 挡土墙在外力作用下移向填土,随着墙位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力 逐渐增大,当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力增 至最大,称为被动土压力P。上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较, 可用图6-2来表示。由图可知P>P>P 6.2静止土压力的计算 当墙身不动时,这时墙后埴土处于弹性平衡状态。在填土表面以下任意深度Z处取一微 小单元体,如图6-3所示,在微单元体的水平面上作用着竖向的自重应力YZ,该点的侧向 应力即为静止土压力强度 Po=ko y第 6 章 土压力计算 6.1 概述 6.1.1 土压力的产生及计算简述 在水利水电、铁路和公路桥梁及工民建等工程建设中，常采用挡土墙来支撑土坡或挡土 以免滑塌。例如：支挡建筑物周围填土的挡土墙(图 6-1a)，房屋地下室的侧墙， (图 6-1b)， 桥台，图(6-1c)，水闸边墙，(图 6-1d)等。这些结构物都会受到土压力的作用，土体作用 在挡土墙上的压力称为土压力。作用于挡土墙背上的土压力是设计挡土墙要考虑的主要荷 载。 挡土墙按结构型式可分为重力式、悬壁式、扶壁式等。可用块石、条石、砖、混凝土与 钢筋混凝土等材料建筑。 挡土墙的设计，一般取单位长度按平面问题考虑。作用于挡土墙上的土压力的计算较为 复杂， 目前计算土压力的理论仍多采用古典的朗肯理论和库伦理论。大型及特殊构筑物土 压力的计算常采用有限元数值分析计算。本章主演介绍静止土压力的计算、主动土压力及被 动土压力计算的朗肯理论和库伦理论及一些特殊情况下的土压力的计算。对非极限土压力的 计算请参阅有关书籍及参考文献。 6.1.2 土压力的类型 试验表明，土压力的大小主要与挡土墙的位移、挡土墙的形状、墙后填土的性质以及填 土的刚度等因素有关，但起决定因素的是墙的位移。根据墙身位移的情况，作用在墙背上的 土压力可分为静止土压力、主动土压力和被动土压力。 1) 静止土压力 当挡土墙静止不动时，即不能移动也不转动，这时土体作用在挡土墙的压力称为静止土 压力 po。 2) 主动土压力 挡土墙向前移离填土，随着墙的位移量的逐渐增大，土体作用于墙上的土压力逐渐减小， 当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时，这时作用于墙上的土压力减至最小，称 为主动土压力 Pa。 3) 被动土压力 挡土墙在外力作用下移向填土，随着墙位移量的逐渐增大，土体作用于墙上的土压力 逐渐增大，当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时，这时作用于墙上的土压力增 至最大，称为被动土压力 Pp。上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较， 可用图 6-2 来表示。由图可知 Pp＞Po＞Pa。 6.2 静止土压力的计算 当墙身不动时，这时墙后埴土处于弹性平衡状态。在填土表面以下任意深度 Z 处取一微 小单元体，如图 6-3 所示，在微单元体的水平面上作用着竖向的自重应力γZ，该点的侧向 应力即为静止土压力强度 p = k z 0 0 (5 -1)