第六章 挡土结构物上的土压力.pdf

第六章挡土结构物上的土压力1.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。2,土压力：土体作用在挡土结构物上的压力称为土压力。填土面排水孔混凝土墙砂砾料排水管士工织物反滤层挡土墙背后排水反滤层示意图凝土挡土墙及复合排水管建成后的坡间挡土墙垮塌的重力式挡墙失稳的立交桥加筋土挡土墙，I/r填土面Boulanger土压力分为三大类:1.静止土压力Po挡土墙为刚性不动时，土处于静止状态不产生位移 和变形，此时作用在挡土墙上的土压力。岩石2：主动土压力Pa：当挡土墙在墙后填土压力作用下离开填土移动，土压力 逐渐减小，墙后的填土达到极限平衡状态（或破坏）时，作用在墙上的土压力称为主动土压力3被动土压力Pp当挡土墙在外力作用下向填土挤压，墙后填土达到极限 平衡状态，作用在墙上的土压力称为被动土压力Passive pressureActive pressureAt-restpressure南填土位移向:m土位癖PaP0Pp土压力随挡土墙 位移的变化1.如果土推墙而使挡土墙发生一定的位移，使土体达到 极限平衡状态，这时作用在墙背上的土压力为_O（A）静止土压力（B）被动土压力（耍动土压力6.2静止土压力竖直向:水平向:5=土单元无侧向位移属于有侧限应变条件:根据弹性力学中广义虎克定律:7=9电+%)=0=%Po=K0oz=KoY zj|Po=Ko。；=Koyz Ko静止土压力系数%二人 由于土的v很难确定，Ko常用经验公式计算砂性土 Ko=l-sin 9,有效内摩擦角粘性土 K0=0.95 sin”超固结粘土 K。=OCR(1-sin”)静止土压力分布及总土压力1.静止土压力分布力Po=K。6=Koyz2.静止土压力的总土压力eo=1koYh2作用点：H3-YHK。均布力求合力F=px A=pxH pX三角形分布力求合力 1 1 nF=pxA=pxH2 2FyJ6.3朗肯土压力理论)3Rankine 土压力理论和Coulomb 土压力理论是计算主动土压力和被动土压力的两种基本理论。基本原理认为墙后填土达到极限平衡状态时，与墙背接触的任一土单元体都处于极 限平衡状态，然后根据土单元体处于 极限平衡状态时应力所满足的条件来 建立土压力的计算公式假设1.挡土墙背面竖直2.墙背光滑3.墙后填土面水平被动土压力：大主应力为未知力 小主应力。3为自重应力/)叫 occt。1+。32(cr1=cr3 tan2 450+粘性土：L cr3=cr1 tan2 45。-k=a3 tan无粘性土：c=0 yJ%=crl tar(-cr3)sin cp=2 C cot(P H(71+b 3)12+2.扉45。+%12 J I 2 Jcp、(Q、2c tan 450-2 J I 2 J2145。+jI 2J!*45。4!1 2 J例I按朗肯土压力理论计算挡土墙背面上的被动土压力时,墙背为_修大主应力作用面(B)小主应力作用面(C)滑动面例.符合朗肯条件，挡土墙后填土发生主动破坏时，滑动面为。修与水平面夹角呈45。+9/2(B)与水平面夹角呈45。7)/2(C)与水平面夹角呈45。例.符合朗肯条件，挡土墙后填土发生被动破坏时，滑动面为。(A)与水平面夹角呈45。+9/27与水平面夹角呈45。-52(C)与水平面夹角呈45。6.3.1朗肯理论主动土压力A无粘性土(砂土)的主动土压力分布力%=Pa=Yztg2(45 1)=yzKaKa=tg2(45-1)Ka：主动土压力系数A砂土主动土压力的总土压力1 2Ea=-7H2KaH作用点:3A粘性土的主动土压力分布力2Czft 二/粘性土主动土压力的总土压力 HEa=j(H-z0)(Y HKa-2c7K；)I作用点：巴a 36.32朗肯理论被动土压力埴土6yHK0A无粘性土(砂土)的被动土压力分布力%Pp=tg2(45+=yzKpKp=tg2(450+q)Kp：被动土压力系数砂土被动土压力的总土压力1 2ep=-yh2kpH作用点:3粘性土的被动土压力分布力=pp=yztg2(45+)+2Ctg(45Pp=yzKp+2CA粘性土被动土压力的总土压力Ep=-H(2Ca/k7+yHKp+2Ca/k7)2=-YH2Kp+2cH7k721F2=-HxyHKp月总=Fi+Fz=Hx2cK+；HxyHKp2作用点：13H v x总X例：已知某重力式挡土墙，墙高H=60m,墙背竖直、光滑,填土表面水平，填土容重丫=18.5kN/m3,内摩擦角p=20,粘聚力c=19kPa。求作用在挡土墙上的主动、被动土压力,并绘出土压力分布图。解：1,主动土压力&=tg2(45。-4=0.49/6mPa=YKa-2C7Ka/=18.5 x 6 x 0.49-2x 19V0J9=27.79kPaY18.5kN/m31.3s E axJJ为基底摩擦系数，根据土的类别查表得到2.稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定抗倾覆稳定验算挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾。点向外倾覆bKt=Wa+EaybEa hax1.5总结1,静止土压力e0Po=KoKo=1-sinKo静止土压力系数成三角形分布：2朗肯土压力理论A粘性土的主动土压力分布力Pa=K2c版Pa=K2C,二 0K=tg2(45。-9成三角形分布:粘性土的被动土压力分布力pp=yzKp+2CK KP=tg2（45+y）成梯形分布:A无粘性土（砂土）的主动土压力分布力Pa=yzKa无粘性土（砂土）的被动土压力分布力Pp=yzKp3,几种计算土压力的特殊情况A填土面有均布荷载的土压力计算 将均布荷载换算成当量的土重。C=yh=q h=YA填土中有地下水时的土压力计算：水下填土曾4采用浮容重A填土为成层土时的土压力计算（一）第一层土的主动土压力计算：按常规方法=汨1&1-26区（二）第二层土的主动土压力计算：y1H1=Y2h 11=必1.第一层土的上表面 pa2=Y2hKa2-2C2A/Kh2.第二层土的下表面PaZ下=丫2（h+H2）Ka22C2历4 库仑土压力理论Ea=1YH2KaEp 二:汨2Kp