基礎(chǔ)工程教學(xué) 8土壓力-修改ppt課件

1、第八章 土壓力退出退出土 力 學(xué)8.1 概述8.2 靜止土壓力8.3 朗肯土壓力理論8.4 庫(kù)侖土壓力理論8.5 幾種常見情況下的土壓力計(jì)算橋臺(tái)E8.1 概述E填土面碼頭隧道側(cè)墻EE擋土結(jié)構(gòu)物及其土壓力剛性墻剛性墻擋土結(jié)構(gòu)物擋土墻）用來支撐天然或人工斜坡不致坍塌以保持土體穩(wěn)定性，用來支撐天然或人工斜坡不致坍塌以保持土體穩(wěn)定性，或使部分側(cè)向荷載傳遞分散到填土上的一種結(jié)構(gòu)物?；蚴共糠謧?cè)向荷載傳遞分散到填土上的一種結(jié)構(gòu)物。擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力由于土體自重、土上荷載或結(jié)構(gòu)物的側(cè)向擠壓作用，由于土體自重、土上荷載或結(jié)構(gòu)物的側(cè)向擠壓作用，擋土結(jié)構(gòu)物所承受的來自墻后填土的側(cè)向壓力。擋土結(jié)構(gòu)物所承受的來自墻后

2、填土的側(cè)向壓力。剛性擋土墻剛性擋土墻柔性擋土墻柔性擋土墻擋土墻類型按剛度及位移方式）:剛性擋土墻L型型T型型預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力剛性加筋剛性加筋扶壁扶壁擋土墻類型建成后的坡間擋土墻建成后的坡間擋土墻混凝土擋土墻及復(fù)合排水管混凝土擋土墻及復(fù)合排水管完工完工垮塌的重力式擋墻垮塌的重力式擋墻錨桿錨桿板樁板樁板樁變形板樁變形基坑支撐上的土壓力基坑支撐上的土壓力變形變形土壓力分布土壓力分布板樁上土壓力板樁上土壓力 實(shí)測(cè)實(shí)測(cè) 計(jì)算計(jì)算柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)擋土墻類型上海上海市外市外環(huán)過環(huán)過江隧江隧道岸道岸埋段埋段基坑基坑支撐支撐被動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力靜止土壓力土壓力1.靜止土壓力 Eo在土壓力作用下，擋土結(jié)構(gòu)靜止不動(dòng)，其后土

3、體處于彈性平衡狀態(tài)，作用在擋土結(jié)構(gòu)上的土壓力，以E0表示土壓力類型按擋土結(jié)構(gòu)相對(duì)土體的位移及土體所處的應(yīng)力狀態(tài)分2.主動(dòng)土壓力 滑動(dòng)面Ea3.被動(dòng)土壓力 Ep滑動(dòng)面20012E KH20012E KH在土壓力作用下，擋土結(jié)構(gòu)向離開土體的方向位移至一定數(shù)值，使其后土體達(dá)到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在墻背的土壓力，以Ea表示在外荷載作用下，擋土結(jié)構(gòu)向土體方向位移至一定數(shù)值，使其后土體達(dá)到被動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在墻上的土壓力，以Ep表示4.三種土壓力之間的關(guān)系 - - + + +- -Eoa ap pEaEoEp1. Ea 1. Ea Eo Eo EpEp2. 2. p p a a對(duì)同一擋土墻，在填

4、土的物理力學(xué)性質(zhì)相同的條件下有以下規(guī)律：作用在擋土結(jié)構(gòu)背面的靜止土壓力可視為天然土層的水平向自重應(yīng)力作用在擋土結(jié)構(gòu)背面的靜止土壓力可視為天然土層的水平向自重應(yīng)力K0H H zK0zzKp 00 zH/3靜止土壓力系數(shù) 245tan2245tan213 ooc靜止土壓力強(qiáng)度靜止土壓力強(qiáng)度 靜止土壓力系數(shù)靜止土壓力系數(shù)測(cè)定方法：測(cè)定方法： 1.通過側(cè)限條件下的通過側(cè)限條件下的試驗(yàn)測(cè)定試驗(yàn)測(cè)定 2.采用經(jīng)驗(yàn)公式采用經(jīng)驗(yàn)公式K0=1-sin 計(jì)算計(jì)算 3.按相關(guān)表格提供的按相關(guān)表格提供的經(jīng)驗(yàn)值確定經(jīng)驗(yàn)值確定靜止土壓力分布靜止土壓力分布 土壓力作用點(diǎn)土壓力作用點(diǎn)三角形分布 作用點(diǎn)距墻底H/3 8.2 靜

5、止土壓力8.3 朗肯土壓力理論基本假定：基本假定：1. 1. 墻體為剛性體墻體為剛性體2. 2. 墻背直立、光滑墻背直立、光滑3. 3. 墻后填土面水平墻后填土面水平 z=z=z zxxK0K0z zzf=0paKazppppKpKpz z添加減小45o- / 245o / 2大主應(yīng)力方向主動(dòng)伸展被動(dòng)壓縮小主應(yīng)力方向8.3.1基本概念papp f zK0z f =c+ tan 土體處于彈性平衡狀態(tài)主動(dòng)極限平衡狀態(tài)被動(dòng)極限平衡狀態(tài)水平方向均勻壓縮伸展緊縮主動(dòng)朗肯狀態(tài)被動(dòng)朗肯狀態(tài)水平方向均勻伸展處于主動(dòng)朗肯狀態(tài)，1方向豎直，剪切破壞面與豎直面夾角為45o-/245o-/245o/2處于被動(dòng)朗肯狀態(tài)

6、，3方向豎直，剪切破壞面與豎直面夾角為45o/245o/2H擋土墻在土壓力作用下，產(chǎn)生離開土體的位移，豎向應(yīng)力保持不變，水平應(yīng)力逐漸減小，位移增大到a，使墻后土體處于主動(dòng)朗肯狀態(tài)時(shí)，墻后土體出現(xiàn)一組滑裂面，它與大主應(yīng)力面作用面夾角45o/2，水平應(yīng)力降低到最低限值pa，即為主動(dòng)土壓力強(qiáng)度，也是最小主應(yīng)力z(1)pa(3)極限平衡條件aaaKczKp2 朗肯主動(dòng)土壓力系數(shù)KaaaaKczKp2朗肯主動(dòng)土壓力強(qiáng)度z z8.3.2 主動(dòng)土壓力EaH/3EaHKa（1當(dāng)c=0,無粘性土aazKp朗肯主動(dòng)土壓力強(qiáng)度212aHKH1.無粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度與z成正比，沿墻高呈三角形分布2.合力大小為分布圖

7、形的面積，即三角形面積3.合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底H/3處020 aaaKcKzp 討論：2cKaEa(H-z0)/3（2當(dāng)c0, 粘性土H粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度包括兩部分粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度包括兩部分1.土的自重引起的土壓力zKa2.粘聚力c引起的負(fù)側(cè)壓力2cKa闡明：負(fù)側(cè)壓力是一種拉力，由于土與結(jié)闡明：負(fù)側(cè)壓力是一種拉力，由于土與結(jié)構(gòu)之間抗拉強(qiáng)度很低，受拉極易開裂，在構(gòu)之間抗拉強(qiáng)度很低，受拉極易開裂，在計(jì)算中不考慮計(jì)算中不考慮負(fù)側(cè)壓力深度為臨界深度z002aczK01( ) (2 )2aaaE Hz H K cK 1.粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)計(jì)算中不考慮）2.合力大小

8、為分布圖形的面積不計(jì)負(fù)側(cè)壓力部分）3.單位墻長(zhǎng)合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底(H-z0)/3處aaaKczKp2 245tan2245tan231oocz0HKa-2cKa極限平衡條件2ppppzKcK朗肯被動(dòng)土壓力系數(shù)KppppKczKp2 朗肯被動(dòng)土壓力強(qiáng)度z(3)pp(1)45o/2Hz z擋土墻在外力作用下，向土體方向位移時(shí)，擠壓墻背后土體，豎向應(yīng)力保持不變，水平應(yīng)力逐漸增大，位移增大到p，使墻后土體處于被動(dòng)朗肯狀態(tài)時(shí)，墻后土體出現(xiàn)一組滑裂面，它與大主應(yīng)力面夾角45o/2，水平應(yīng)力增大到最大極限值pp，即為被動(dòng)土壓力強(qiáng)度，也是最大主應(yīng)力8.3.3 被動(dòng)土壓力Ep(1)當(dāng)c=0,

9、無粘性土ppzKp 朗肯被動(dòng)土壓力強(qiáng)度212pHK1.無粘性土被動(dòng)土壓力強(qiáng)度與z成正比，沿墻高呈三角形分布2.單位墻長(zhǎng)的合力大小為分布圖形的面積，即三角形面積3.單位墻長(zhǎng)合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底H/3處HHKpH/3Ep2122pppEHK c HK討論：(2)當(dāng)c0, 粘性土粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度包括兩部分粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度包括兩部分1. 土的自重引起的土壓力zKp2. 粘聚力c引起的側(cè)壓力2cKp闡明：側(cè)壓力是一種正壓力，在計(jì)闡明：側(cè)壓力是一種正壓力，在計(jì)算中應(yīng)考慮算中應(yīng)考慮pppKczKp2 1.粘性土被動(dòng)土壓力強(qiáng)度不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)2.合力大小為分布圖形的面積，即梯形分布圖

10、形面積3.合力作用點(diǎn)在梯形形心單位墻長(zhǎng)被動(dòng)土壓力合力HEp2cKpHKp 2cKphp 22222222coscoscoscoscoscoscoscoscoscoscoscoscoscos aaaKzKzp8.3.4填土表面傾斜時(shí)土壓力計(jì)算的應(yīng)力圓法( (無粘性土無粘性土) )基本原理基本原理C LBDAELB - f= tan zn m zcos 主動(dòng)土壓力強(qiáng)度pa應(yīng)力圓的繪制應(yīng)力圓的繪制Ea土壓力公式推導(dǎo)土壓力公式推導(dǎo)49. 0245tan2 oaKC LBDAELB - f= tan * *土壓力呈三角形分布，方向與填土面平行土壓力呈三角形分布，方向與填土面平行見教材P245頁公式：Pa分布圖分布圖用同樣的方法可以得到被動(dòng)土壓力強(qiáng)度用同樣的方法可以得到被動(dòng)土壓力強(qiáng)度* *該公式只適用于無粘性填土，該公式只適用于無粘性填土，且填土坡角且填土坡角 土壓力計(jì)算公式h=5m 1=17kN/m3c1=0 1=34o 2=19kN/m3c2=10kPa 2=16oh1 =2mh2 =3mABCKa10.307Ka20.568【例】擋土墻高5m，墻背直立、光滑，墻后填土面水平，共分兩層。各層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如圖所示，試求主動(dòng)土壓力Ea，并繪出土壓力分布圖8.5.6 例題分析ABCh=5mh1=2mh2=3mA點(diǎn)kPaKhpaaB4 .10111上 B點(diǎn)