第八章擋土墻土壓力課件

第八章擋土墻土壓力第一節(jié)概述第二節(jié)庫侖土壓力理論第三節(jié)朗肯土壓力理論第四節(jié)一些常見情況的主動土壓力計算第五節(jié)影響土壓力的因素及減小主動土壓力的措施第六節(jié)樁式墻上的土壓力計算第七節(jié)涵洞與埋管上的土壓力計算第八章擋土墻土壓力第一節(jié)概述1第一節(jié)概述

擋土墻是一種常見的結構形式，它可用來支撐天然或人工斜坡不致坍塌，或使部分側向荷載傳遞分散到填土上。土壓力是作用于這類建筑物上的重要荷載,它是由于土體自重、土上荷載或結構物的側向擠壓作用，擋土結構物所承受的來自墻后填土的側向壓力。擋土墻的種類作用在擋土墻上的土壓力

第一節(jié)概述擋土墻是一種常見的結構形式，它可用2一、擋土墻的幾種類型E地下室地下室側墻E填土重力式擋土墻E橋面拱橋橋臺第一節(jié)概述一、擋土墻的幾種類型E地下室地下室側墻E填土重力式擋土墻E橋31剛性擋土墻本身變形極小，只能發(fā)生整體位移

重力式懸臂式

錨拉式（錨碇式）扶壁式1剛性擋土墻重力式懸臂式錨拉式扶壁式42柔性擋土墻本身會發(fā)生變形，墻上土壓力分布形式復雜錨桿板樁板樁變形板樁上土壓力實測計算2柔性擋土墻錨桿板樁板樁變形板樁上土壓力5垮塌的重力式擋墻垮塌的重力式擋墻6垮塌的護坡擋墻垮塌的護坡擋墻7失穩(wěn)的立交橋加筋土擋土墻失穩(wěn)的立交橋加筋土擋土墻8二、土壓力的種類二、土壓力的種類9Ea:墻體外移,土壓力逐漸減小,當土體破壞,達到極限平衡狀態(tài)時所對應的土壓力(最小)Ep:墻體內移,土壓力逐漸增大,當土體破壞,達到極限平衡狀態(tài)時所對應的土壓力(最大)墻位移與土壓力E關系土壓力EEpE0Ea1~5%1~5‰E0:墻體不移動,土壓力即是土體產生的側壓力Ea:墻體外移,土壓力逐漸減小,當土體破壞,達到極限平衡狀態(tài)10不同類型土壓力需滿足的條件1、靜止土壓力：土靜止不動2、主動土壓力：1）土推墻2）土體達到主動極限平衡狀態(tài)3、被動土壓力：1）墻推土2）土體達到被動極限平衡狀態(tài)不同類型土壓力需滿足的條件1、靜止土壓力：土靜止不動11三、靜止土壓力計算

靜止土壓力：墻體不發(fā)生任何位移(即=0)相當于天然地基土的應力狀態(tài)（側限狀態(tài)或K0應力狀態(tài))。zsvsvshp0=sh

K0為靜止土壓力系數；對于側限應力狀態(tài)，理論上：K0=ν/(1-ν)；由于土的ν很難確定，K0

常用經驗公式計算，對于砂土、正常固結粘土：三、靜止土壓力計算靜止土壓力：墻體不發(fā)生任何位移12靜止土壓力計算總靜止土壓力主動土壓力與被動土壓力計算方法見第二節(jié)與第三節(jié)。HzE0靜止土壓力計算總靜止土壓力主動土壓力與被動土壓力計算方法見第13第二節(jié)庫侖土壓力理論一庫侖土壓力簡介

1776年,法國工程師庫倫通過研究擋土墻后土體（滑動楔體）的靜力平衡,提出了滑動楔體理論，亦稱庫倫理論。

庫倫土壓力理論的基本假設：1、擋土墻是剛性的，墻后的填土是理想的散粒體（粘聚力c=0）；2、滑動破壞面為一通過墻踵的平面。3、滑動楔體為剛體。第二節(jié)庫侖土壓力理論一庫侖土壓力簡介1714按庫倫理論求主動土壓力二庫侖土壓力計算WRECWREAB受力分析1、主動土壓力按庫倫理論求主動土壓力二庫侖土壓力計算WRECWREAB受15

作用于土楔上的力有：1.土楔體的自重；2.破壞面上的反力R；3.墻背對土楔體的反力E；由土楔體的靜力平衡條件得：作用在墻背上的土壓力作用于土楔上的力有：作用在墻背上的土壓力16庫倫主動土壓力的一般表達式：或Emax所對應的擋土墻后填土的破壞角

cr，即為真正滑動面的傾角。

庫侖主動土壓力強度沿墻高呈三角形分布，主動土壓力的作用點在距墻底H/3處。庫倫主動土壓力的一般表達式：或Emax所對應的擋土墻后填土的172、被動土壓力按庫侖理論求被動土壓力CWREWREAB受力分析2、被動土壓力按庫侖理論求被動土壓力CWREWREAB受力分18

按求主動土壓力同樣的原理可求得被動土壓力的庫侖公式為：或

庫侖被動土壓力強度沿墻高呈三角形分布，被動土壓力的作用點在距墻底H/3處。

按求主動土壓力同樣的原理可求得被動土壓力的庫侖公式為19一、基本原理mnm’n’m”n”第三節(jié)朗肯土壓力理論一、基本原理mnm’n’m”n”第三節(jié)朗肯土壓力理論20二、朗肯基本假定假定：1.墻背垂直2.墻背光滑3.填土表面水平圖中:sv、sh為主應力，且sv=zHzsvsh土壓力強度計算公式：二、朗肯基本假定假定：圖中:sv、sh為主應力，且sv211、朗肯主動土壓力計算1）無粘性土總主動土壓力三、土壓力計算s145+f/2

pa=s3z其中：Ka為朗肯主動土壓力系數1、朗肯主動土壓力計算總主動土壓力三、土壓力計算s145+222）粘性土主動土壓力強度45+f/2z0－z0z>z0

z<z0

式中：如右圖：2）粘性土主動土壓力強度45+f/2z0－z0z>z023總主動土壓力HEa－z0總主動土壓力HEa－z0242、朗肯被動土壓力計算1）無粘性土被動土壓力強度總被動土壓力45-f/2

pp=s1s3z式中Kp為朗肯被動土壓力系數：2、朗肯被動土壓力計算被動土壓力強度總被動土壓力45-f/252）粘性土被動土壓力強度EpH總被動土壓力式中：2）粘性土被動土壓力強度EpH總被動土壓力式中：26

庫侖和朗肯土壓力的比較

1、朗肯土壓力理論 1）依據：半空間的應力狀態(tài)和土的極限平衡條件； 2）概念明確、計算簡單、使用方便； 3）理論假設條件； 4）理論公式直接適用于粘性土和無粘性土； 5）由于忽略了墻背與填土之間的摩擦，主動土壓力偏大，被動土壓力偏小。庫侖和朗肯土壓力的比較1、朗肯土壓力理論27

2、庫侖土壓力理論： 1）依據：墻后土體極限平衡狀態(tài)、楔體的靜力平衡條件； 2）理論假設條件； 3）理論公式僅直接適用于無粘性土； 4）考慮了墻背與土之間的摩擦力，并可用于墻背傾斜，填土面傾斜的情況。但庫倫理論假設破裂面是一平面，與按滑動面為曲面的計算結果有出入。2、庫侖土壓力理論：28第四節(jié)一些常見情況的主動土壓力計算填土上有荷載成層填土情況填土中有水填土表面傾斜折線型墻背上的主動與壓力帶卸荷板擋土墻上的主動土壓力第四節(jié)一些常見情況的主動土壓力計算填土上有荷載291、填土上有荷載朗肯土壓力理論s145+f/2z

pa=s3qpa=3fv=z+qK0v1、填土上有荷載朗肯土壓力理論s145+f/2zpa=30局部荷載——朗肯理論

局部荷載——朗肯理論312、成層填土情況g1

f1c1g2

f2c2H1H22、成層填土情況g1f1c1g2f232H1H23、填土中有水水下部分用浮容重土壓力土壓力水壓力靜水情況水壓力H1H23、填土中有水水下部分用浮容重土壓力土壓力水壓力靜334、填土表面傾斜庫侖土壓力理論：(1)求解假設墻面CB上主動土壓力Ea(2)作用在真實墻面AC上的土壓力Ea：＝時Ea′WEaREaacrBBaCAEa′滑裂面2滑裂面1根據力三角形確定4、填土表面傾斜庫侖土壓力理論：＝時Ea′WEaRE345、折線型墻背上的主動與壓力CABDEa1dEa2+ADCB小擋土墻土壓力假設完整擋土墻土壓力的一部分5、折線型墻背上的主動與壓力CABDEa1dEa2+ADCB356、帶卸荷板擋土墻上的主動土壓力6、帶卸荷板擋土墻上的主動土壓力36第五節(jié)

影響土壓力的因素及減小主動土壓力的措施一、影響土壓力的因素（一）荷載條件（二）填土性質對土壓力的影響物理力學性質不同的填土，其土壓力也不同。一般說來，填土的內摩擦角和粘聚力c愈大，主動土壓力愈小，被動土壓力愈大。反之，則主動土壓力愈大，被動土壓力愈小。土和墻之間的摩擦角愈大，主動土壓力愈小，被動土壓力愈大。填土的容重值愈大，主動土壓力愈大。填土表面傾斜時，較填土表面水平時主動土壓力增大。（三）墻背形狀重力式擋土墻墻背按傾斜情況可分為仰斜、直立、俯斜三種形式，用相同的計算方法和計算指標進行計算，其主動土壓力以仰斜為小，直立居中，俯斜最大。（四）擋土墻結構形式和剛度第五節(jié)影響土壓力的因素及減小主動土壓力的措施一、影響土壓37二、降低主動土壓力的措施（一）選擇墻后所填土料 由土壓力計算公式和影響土壓力的因素分析可知，填土的內摩擦角值愈大，土壓力值愈小，因此，選擇大的土體作為填料，無疑起著降低主動土壓力的作用。如擋土墻后常設減壓棱體、填砂、砂礫、塊石等都起著較好的效果。（二）嚴格控制填土的填筑質量 控制填土質量是減小主動土壓力的有效方法，填土質量愈好，土的抗剪強度愈高，主動土壓力愈小，反之，填土質量愈差，主動土壓力愈大。故對粘性土，應在最優(yōu)含水率下碾壓回填，可取得良好的降低主動土壓力的效果，此外，新填土地基沉降過大，也會增加土壓力。（三）改變擋土墻斷面的形狀 拆線墻背、埋墻、卸荷板都有降低土壓力的顯著效果。

二、降低主動土壓力的措施38第六節(jié)樁式墻上的土壓力計算自學第六節(jié)樁式墻上的土壓力計算自學39第七節(jié)涵洞與埋管上的土壓力計算自學第七節(jié)涵洞與埋管上的土壓力計算自學40演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！41第八章擋土墻土壓力第一節(jié)概述第二節(jié)庫侖土壓力理論第三節(jié)朗肯土壓力理論第四節(jié)一些常見情況的主動土壓力計算第五節(jié)影響土壓力的因素及減小主動土壓力的措施第六節(jié)樁式墻上的土壓力計算第七節(jié)涵洞與埋管上的土壓力計算第八章擋土墻土壓力第一節(jié)概述42第一節(jié)概述

擋土墻是一種常見的結構形式，它可用來支撐天然或人工斜坡不致坍塌，或使部分側向荷載傳遞分散到填土上。土壓力是作用于這類建筑物上的重要荷載,它是由于土體自重、土上荷載或結構物的側向擠壓作用，擋土結構物所承受的來自墻后填土的側向壓力。擋土墻的種類作用在擋土墻上的土壓力

第一節(jié)概述擋土墻是一種常見的結構形式，它可用43一、擋土墻的幾種類型E地下室地下室側墻E填土重力式擋土墻E橋面拱橋橋臺第一節(jié)概述一、擋土墻的幾種類型E地下室地下室側墻E填土重力式擋土墻E橋441剛性擋土墻本身變形極小，只能發(fā)生整體位移

重力式懸臂式

錨拉式（錨碇式）扶壁式1剛性擋土墻重力式懸臂式錨拉式扶壁式452柔性擋土墻本身會發(fā)生變形，墻上土壓力分布形式復雜錨桿板樁板樁變形板樁上土壓力實測計算2柔性擋土墻錨桿板樁板樁變形板樁上土壓力46垮塌的重力式擋墻垮塌的重力式擋墻47垮塌的護坡擋墻垮塌的護坡擋墻48失穩(wěn)的立交橋加筋土擋土墻失穩(wěn)的立交橋加筋土擋土墻49二、土壓力的種類二、土壓力的種類50Ea:墻體外移,土壓力逐漸減小,當土體破壞,達到極限平衡狀態(tài)時所對應的土壓力(最小)Ep:墻體內移,土壓力逐漸增大,當土體破壞,達到極限平衡狀態(tài)時所對應的土壓力(最大)墻位移與土壓力E關系土壓力EEpE0Ea1~5%1~5‰E0:墻體不移動,土壓力即是土體產生的側壓力Ea:墻體外移,土壓力逐漸減小,當土體破壞,達到極限平衡狀態(tài)51不同類型土壓力需滿足的條件1、靜止土壓力：土靜止不動2、主動土壓力：1）土推墻2）土體達到主動極限平衡狀態(tài)3、被動土壓力：1）墻推土2）土體達到被動極限平衡狀態(tài)不同類型土壓力需滿足的條件1、靜止土壓力：土靜止不動52三、靜止土壓力計算

靜止土壓力：墻體不發(fā)生任何位移(即=0)相當于天然地基土的應力狀態(tài)（側限狀態(tài)或K0應力狀態(tài))。zsvsvshp0=sh

K0為靜止土壓力系數；對于側限應力狀態(tài)，理論上：K0=ν/(1-ν)；由于土的ν很難確定，K0

常用經驗公式計算，對于砂土、正常固結粘土：三、靜止土壓力計算靜止土壓力：墻體不發(fā)生任何位移53靜止土壓力計算總靜止土壓力主動土壓力與被動土壓力計算方法見第二節(jié)與第三節(jié)。HzE0靜止土壓力計算總靜止土壓力主動土壓力與被動土壓力計算方法見第54第二節(jié)庫侖土壓力理論一庫侖土壓力簡介

1776年,法國工程師庫倫通過研究擋土墻后土體（滑動楔體）的靜力平衡,提出了滑動楔體理論，亦稱庫倫理論。

庫倫土壓力理論的基本假設：1、擋土墻是剛性的，墻后的填土是理想的散粒體（粘聚力c=0）；2、滑動破壞面為一通過墻踵的平面。3、滑動楔體為剛體。第二節(jié)庫侖土壓力理論一庫侖土壓力簡介1755按庫倫理論求主動土壓力二庫侖土壓力計算WRECWREAB受力分析1、主動土壓力按庫倫理論求主動土壓力二庫侖土壓力計算WRECWREAB受56

作用于土楔上的力有：1.土楔體的自重；2.破壞面上的反力R；3.墻背對土楔體的反力E；由土楔體的靜力平衡條件得：作用在墻背上的土壓力作用于土楔上的力有：作用在墻背上的土壓力57庫倫主動土壓力的一般表達式：或Emax所對應的擋土墻后填土的破壞角

cr，即為真正滑動面的傾角。

庫侖主動土壓力強度沿墻高呈三角形分布，主動土壓力的作用點在距墻底H/3處。庫倫主動土壓力的一般表達式：或Emax所對應的擋土墻后填土的582、被動土壓力按庫侖理論求被動土壓力CWREWREAB受力分析2、被動土壓力按庫侖理論求被動土壓力CWREWREAB受力分59

按求主動土壓力同樣的原理可求得被動土壓力的庫侖公式為：或

庫侖被動土壓力強度沿墻高呈三角形分布，被動土壓力的作用點在距墻底H/3處。

按求主動土壓力同樣的原理可求得被動土壓力的庫侖公式為60一、基本原理mnm’n’m”n”第三節(jié)朗肯土壓力理論一、基本原理mnm’n’m”n”第三節(jié)朗肯土壓力理論61二、朗肯基本假定假定：1.墻背垂直2.墻背光滑3.填土表面水平圖中:sv、sh為主應力，且sv=zHzsvsh土壓力強度計算公式：二、朗肯基本假定假定：圖中:sv、sh為主應力，且sv621、朗肯主動土壓力計算1）無粘性土總主動土壓力三、土壓力計算s145+f/2

pa=s3z其中：Ka為朗肯主動土壓力系數1、朗肯主動土壓力計算總主動土壓力三、土壓力計算s145+632）粘性土主動土壓力強度45+f/2z0－z0z>z0

z<z0

式中：如右圖：2）粘性土主動土壓力強度45+f/2z0－z0z>z064總主動土壓力HEa－z0總主動土壓力HEa－z0652、朗肯被動土壓力計算1）無粘性土被動土壓力強度總被動土壓力45-f/2

pp=s1s3z式中Kp為朗肯被動土壓力系數：2、朗肯被動土壓力計算被動土壓力強度總被動土壓力45-f/662）粘性土被動土壓力強度EpH總被動土壓力式中：2）粘性土被動土壓力強度EpH總被動土壓力式中：67

庫侖和朗肯土壓力的比較

1、朗肯土壓力理論 1）依據：半空間的應力狀態(tài)和土的極限平衡條件； 2）概念明確、計算簡單、使用方便； 3）理論假設條件； 4）理論公式直接適用于粘性土和無粘性土； 5）由于忽略了墻背與填土之間的摩擦，主動土壓力偏大，被動土壓力偏小。庫侖和朗肯土壓力的比較1、朗肯土壓力理論68

2、庫侖土壓力理論： 1）依據：墻后土體極限平衡狀態(tài)、楔體的靜力平衡條件； 2）理論假設條件； 3）理論公式僅直接適用于無粘性土； 4）考慮了墻背與土之間的摩擦力，并可用于墻背傾斜，填土面傾斜的情況。但庫倫理論假設破裂面是一平面，與按滑動面為曲面的計算結果有出入。2、庫侖土壓力理論：69第四節(jié)一些常見情況的主動土壓力計算填土上有荷載成層填土情況填土中有水填土表面傾斜折線型墻背上的主動與壓力帶卸荷板擋土墻上的主動土壓力第四節(jié)一些常見情況的主動土壓力計算填土上有荷載701、填土上有荷載朗肯土壓力理論s145+f/2z

pa=s3qpa=3fv=z+qK0v1、填土上有荷載朗肯土壓力理論s145+f/2zpa=71局部荷載——朗肯理論

局部荷載——朗肯理論722、成層填土情況g1

f1c1g2

f2c2H1H22、成層填土情況g1f1c1g2f273H1H23、填土中有水水下部分用浮容重土壓力土壓力水壓力靜水情況水壓力H1H23、填土中有水水下部分用浮容重土壓力土壓力水壓力靜744、填土表面傾斜庫侖土壓力理論：(1)求解假設墻面CB上主動土壓力Ea(2)作用在真實墻面AC上的土壓力Ea：＝時Ea′WEaREaacrBBaCAEa′滑裂面2滑裂面1根據力三角形確定4、填土表面傾斜庫侖土壓力理