荷載第3章側(cè)壓力

1、第第3 3章章 側(cè)壓力側(cè)壓力v內(nèi)容提要內(nèi)容提要v 第一節(jié)第一節(jié) 土的側(cè)壓力土的側(cè)壓力 v 第二節(jié)第二節(jié) 靜水壓力及流水壓力靜水壓力及流水壓力 v 第三節(jié)第三節(jié) 波浪荷載波浪荷載 v 第四節(jié)第四節(jié) 凍脹力凍脹力 土壓力土壓力通常是指擋土墻后的填土因自重或外荷載作用通常是指擋土墻后的填土因自重或外荷載作用對墻背產(chǎn)生的側(cè)壓力。對墻背產(chǎn)生的側(cè)壓力。E填土面填土面碼頭碼頭橋臺橋臺E隧道側(cè)墻隧道側(cè)墻E第一節(jié)第一節(jié) 土的側(cè)壓力土的側(cè)壓力 被動土壓力被動土壓力 主動土壓力主動土壓力靜止土壓力靜止土壓力土壓力土壓力1 1、土壓力類型、土壓力類型靜止土壓力靜止土壓力：擋土墻在土壓力作用下，不產(chǎn)生任何方向的位移或轉(zhuǎn)

2、動而保擋土墻在土壓力作用下，不產(chǎn)生任何方向的位移或轉(zhuǎn)動而保持原有位置，則墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)，此時墻背所受的土壓力為持原有位置，則墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)，此時墻背所受的土壓力為E0主動土壓力主動土壓力：擋土墻在土壓力作用下，背離墻背方向移動或轉(zhuǎn)動，此時墻擋土墻在土壓力作用下，背離墻背方向移動或轉(zhuǎn)動，此時墻背所受的土壓力為背所受的土壓力為Ea被動土壓力被動土壓力：擋土墻在土壓力作用下，向墻背方向移動或轉(zhuǎn)動，此時墻背擋土墻在土壓力作用下，向墻背方向移動或轉(zhuǎn)動，此時墻背所受的土壓力為所受的土壓力為Ep墻高和回填土相同時，三者的大小關(guān)系墻高和回填土相同時，三者的大小關(guān)系?2 朗肯土壓力理論朗肯土

3、壓力理論2.1 朗肯土壓力簡介朗肯土壓力簡介土的極限土的極限平衡條件平衡條件半空間的半空間的應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)土壓力的計土壓力的計算方法算方法 朗肯土壓力理論的假設(shè)：朗肯土壓力理論的假設(shè)： 1.擋土墻背面豎直、光滑、填土面水平無超載擋土墻背面豎直、光滑、填土面水平無超載 2.對象為彈性半空間體對象為彈性半空間體 3.不考慮擋土墻及回填土的施工因素不考慮擋土墻及回填土的施工因素 0 zK0 z tgcf 彈性平衡狀態(tài)時的莫爾圓彈性平衡狀態(tài)時的莫爾圓自重應(yīng)力自重應(yīng)力zz 豎直截面上的法向應(yīng)力豎直截面上的法向應(yīng)力zKx 0 1）靜止彈性狀態(tài)靜止彈性狀態(tài)-擋土墻無位移擋土墻無位移 2）塑性主動狀態(tài)）塑性

4、主動狀態(tài)（土體在水平方向伸展）土體在水平方向伸展） 單元體在水平截面上的法向應(yīng)力單元體在水平截面上的法向應(yīng)力 z不變，而豎直截面不變，而豎直截面上的法向應(yīng)力上的法向應(yīng)力 x卻逐漸卻逐漸減小減小，直至滿足極限平衡條件（稱，直至滿足極限平衡條件（稱為為主動朗肯狀態(tài)主動朗肯狀態(tài)）。）。 0 zK0 z a tgcf 主動朗肯狀態(tài)時的莫爾圓主動朗肯狀態(tài)時的莫爾圓 3）塑性被動狀態(tài)）塑性被動狀態(tài)（土體在水平方向壓縮）土體在水平方向壓縮） 單元體在水平截面上的法向應(yīng)力單元體在水平截面上的法向應(yīng)力 z不變而豎直截面上不變而豎直截面上的法向應(yīng)力的法向應(yīng)力 x卻逐漸卻逐漸增大增大，直至滿足極限平衡條件（稱為，直

5、至滿足極限平衡條件（稱為被動朗肯狀態(tài)被動朗肯狀態(tài)）。）。 0 zK0 z p tgcf 被動朗肯狀態(tài)時的莫爾圓被動朗肯狀態(tài)時的莫爾圓 0 zK0 z a p tgcf 三種狀態(tài)時的莫爾圓三種狀態(tài)時的莫爾圓E0H3H靜止土壓力的分布靜止土壓力的分布沿墻高呈三角形沿墻高呈三角形3.1 靜止土壓力計算靜止土壓力計算 zz zKx 0 ZHK0作用在單位墻長上的靜止土壓力為作用在單位墻長上的靜止土壓力為E0=1/2H2K03 朗肯土壓力計算朗肯土壓力計算 )245(2ztga1）無粘性土）無粘性土3.2主動土壓力計算主動土壓力計算aaaKHEtgHE22221)245(21 或或aazKEaH3H無粘

6、性土的主動土壓力強度分布圖無粘性土的主動土壓力強度分布圖aHK 2） 粘性土粘性土)245(2)245(2tgcztga222221cKcHKHEaaaaaaKczK2EaH30zH 粘性土的主動土壓力強度分布圖粘性土的主動土壓力強度分布圖aHK adebc0zaaaKczK2自重引起的土壓力黏聚力C引起的負(fù)側(cè)壓力aKcz 20 臨界深度臨界深度3.3 被動土壓力計算被動土壓力計算 1） 無粘性土無粘性土)245(2ztgpppKHE221 ppzKEppHK 3HH無粘性土的被動土壓力無粘性土的被動土壓力強度分布圖強度分布圖 2） 粘性土粘性土)245(2)245(2tgcztgppppKc

7、HKHE2212 pppKczK2EpppKcHK2 pKc2粘性土的被動土壓力強度分布圖粘性土的被動土壓力強度分布圖 已知某擋土墻高度為H=6.0m，墻背光滑、垂直，填土面水平。墻后填土為黏性土，重度=18.0KN/m3，有效內(nèi)摩擦角=30，填土的黏聚力c=10kPa。求: 主動土壓力Ea，并繪出土壓力的分布圖.大氣壓強第二節(jié)第二節(jié) 水壓力與流水壓力水壓力與流水壓力 1、2、流水壓力v1、波浪特性、波浪特性第三節(jié)第三節(jié) 波浪荷載波浪荷載 、船行、船行2、波浪荷載、波浪荷載-在有波浪時水對結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生的附加應(yīng)力在有波浪時水對結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生的附加應(yīng)力（1）直墻上的波浪荷載）直墻上的波浪荷載A、立波的壓

8、力、立波的壓力Sainflow法法B、C、（2）圓柱體上的波浪荷載）圓柱體上的波浪荷載波浪的破壞力海嘯第四節(jié) 凍脹力一、凍土的概念、性質(zhì)及與結(jié)構(gòu)物的關(guān)系二、土的凍脹原理三、凍脹土的分類及其計算凍脹力：土體凍結(jié)時，體積膨脹，產(chǎn)生向四周擴張的內(nèi)應(yīng)力凍脹力分為切向凍脹力、法向凍脹力和水平凍脹力。水平凍脹力切向凍脹力法向凍脹力垂直作用于基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)物側(cè)面；水平方向的擠壓力或推力垂直作用于基底冰結(jié)面；產(chǎn)生把基礎(chǔ)向上抬起的凍脹力平行作用于結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)側(cè)面；產(chǎn)生向上的拔起力基礎(chǔ)的埋深和形式不同；三種凍脹力可能單一出現(xiàn)，也可能綜合出現(xiàn)。1、切向凍脹力的計算作用在基礎(chǔ)側(cè)面單位面積上的平均切向凍脹力。2、法向凍脹力的計算影響因素復(fù)雜，沒有統(tǒng)一的公認(rèn)算法。日本木下誠一提出的經(jīng)驗公式：3、水平凍脹力的計算經(jīng)驗值：我國鐵道部科學(xué)研究院西北研究所的建議：你認(rèn)為在我國哪些地區(qū)地下結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮凍脹力的影響？你認(rèn)為在我國哪些