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《土力学》_第一章土压力.ppt

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土力学2第一章 挡土结构物上的土压力 Earth pressure on retaining structure,学习要求: 掌握土压力的基本概念与常用计算方法,初步具备将土压力理论应用于一般工程问题的能力。 1.掌握静止土压力、主动、被动土压力的形成条件; 2.掌握朗肯土压力理论和库仑土压力理论; 3.了解有超载、成层土、有地下水情况的土压力计算。,,§1 土压力 §2 朗肯(Rankine)土压力理论 §3 库仑(Coulomb)土压力理论 §4 几种常见的主动土压力计算,第一章 挡土结构物上的土压力,库仑 C. A. Coulomb (1736-1806),§1 概述,什么是挡土结构物Retaining structure 什么是土压力(Earth pressure) 影响土压力的因素 挡土结构物类型对土压力分布的影响,,挡土结构物及其土压力,概述,Rigid wall,一 挡土结构物(挡土墙),用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌以保持土体稳定性,或使部分侧向荷载传递分散到填土上的一种结构物。,概述,挡土结构物上的土压力,由于土体自重、土上荷载或结构物的侧向挤压作用,挡土结构物所承受的来自墙后填土的侧向压力。,概述,挡土墙类型(按刚度及位移方式):刚性挡土墙柔性挡土墙,概述,刚性挡土墙,§1,混凝土挡土墙及复合排水管,柔性支护结构,§6.1 概述,板桩变形,基坑支撑上的土压力,变形,土压力分布,上海市外环过江隧道岸埋段基坑支撑,无法打锚杆,相邻建筑物的基础较深,地下管线,内支撑,§6.1 概述,地下建筑物,§1,发生在土体内部或者与土相邻的结构物上的压力竖向土压力,,,,,新填土,,B,,,,,,,,,,,,,,,,,,外土柱,内土柱,等沉面,,沟埋式,上埋式,,,二 土压力的影响因素,土的性质 挡土墙的移动方向 挡土墙和土的相对位移量 土体与墙之间的摩擦 挡土墙类型,本章要讨论的中心问题,刚性挡土墙上的土压力性质及土压力计算,包括土压力的大小、方向、分布及合力作用点。,在影响土压力的诸多因素中,墙体位移条件是最主要的因素。墙体位移的方向和相对位移量决定着所产生的土压力的性质和土压力的大小。,三 土压力类型,3.被动土压力 (Passive earth pressure),(一) 墙体位移和土压力性质,§1 概述,1.静止土压力 (Earth pressure at rest),2.主动土压力 (Active earth pressure),墙体位移对土压力的影响,1.挡土墙所受土压力的类型,首先取决于墙体是否发生位移以及位移的方向。其中有三种特定情况下的土压力,即静止土压力、主动土压力和被动土压力。2.挡土墙所受土压力的大小并不是一个常数,而是随位移量的变化而变化。,当d =D/H=0 时 (如地下室) E=E0,1. 静止土压力,§1 概述,2. 主动土压力,§1 概述,墙体外移, 土压力逐渐减小, 当土体破坏,达到极限平衡状态时所对应的土压力 (最小),3. 被动土压力,§1 概述,墙体内移, 土压力逐渐增大, 当土体破坏, 达到极限平衡状态 时所对应的土压力 (最大),可按土体处于侧限条件下的弹性平衡状态进行计算。,(二) 静止土压力计算,静止土压力系数K0,对于侧限应力状态:由于土的 n 很难确定,K0常用经验公式计算 对于砂土、正常固结粘土:,小结,挡土墙 土压力 土压力性质 影响因素 静止土压力计算如何计算主动和被动土压力?,一.半无限土体中的极限平衡应力状态和朗肯土压力:,§2 朗肯(Rankine)土压力理论,1.主动极限平衡应力状态,,,,,,,,,,朗肯土压力理论基本条件和假定,条件 墙背光滑 墙背垂直 填土表面水平 假设 墙后各点均处于极限平衡状态,§2 朗肯土压力理论,,二.墙背光滑垂直、墙土表面水平的土压力计算,§2 朗肯土压力理论,(一).填土为砂土由于墙背光滑垂直(没有剪应力),墙背相当于一个半无限土体中的对称线,墙后为半无限土体的一半。,(一) 填土为砂土,§2 朗肯土压力理论,1.主动土压力,,,,,,,,,,,,,主动土压力分布 墙后破裂面形状,,45+/2,,§2 朗肯土压力理论,1.主动土压力,pa=sh=tan2(45-/2 )gz Ka= tan2(45-/2 ) 直线分布 合力: Ea=1/2 Ka gH2 作用点:底部以上1/3H处 滑裂面方向:与水平夹角:45+/2,(一) 填土为砂土,§2 朗肯土压力理论,2.被动土压力,(一) 填土为砂土,被动土压力分布 墙后破裂面形状,§2 朗肯土压力理论,2.被动土压力,pp=sh=tan2(45+/2 )gz Kp= tan2(45+/2 ) 直线分布 合力: Ep=1/2 Kp gH2 作用点
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