土壓力計(jì)算演示文稿

土壓力計(jì)算演示文稿當(dāng)前第1頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)土壓力計(jì)算當(dāng)前第2頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)支撐建筑物周圍填土的擋土墻橋臺(tái)隧道基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)邊坡?lián)跬翂Υa頭擋土結(jié)構(gòu)物第一節(jié)

概述當(dāng)前第3頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)擋土構(gòu)筑物都承受著來自與土體接觸面的側(cè)向土壓力。土體作用在擋土墻上的側(cè)向壓力稱為土壓力。土壓力計(jì)算包括

1、土壓力大??；

2、方向；

3、合力作用點(diǎn)；

4、土壓力分布規(guī)律。當(dāng)前第4頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)根據(jù)擋土構(gòu)筑物側(cè)向位移方向和大小可分為三種典型的土壓力。當(dāng)前第5頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)土壓力與擋土墻位移的關(guān)系當(dāng)前第6頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)土壓力計(jì)算方法土壓力計(jì)算方法主要有庫侖法、朗金法、圖解法等，其中庫侖法應(yīng)用最廣，常用來計(jì)算非粘性土作填料的重力式擋墻的土壓力；對(duì)于粘性土的土壓力計(jì)算，也多采用基于庫侖理論的計(jì)算方法。目前，我國公路、鐵路擋土墻設(shè)計(jì)，一般采用庫侖理論推導(dǎo)出來的相應(yīng)公式計(jì)算土壓力。當(dāng)前第7頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)基本假設(shè)第二節(jié)

庫侖理論及主動(dòng)土壓力（1）滑動(dòng)面為通過墻鍾B的平面BC；（2）墻后填土是理想的散粒體，c＝0；（3）滑動(dòng)土楔體ABC是剛體，本身不產(chǎn)生壓縮變形。當(dāng)前第8頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)適用范圍

（1）庫侖理論較適用于砂性土，計(jì)算所得主動(dòng)土壓力與實(shí)際情況比較接近。應(yīng)用于粘性土?xí)r，計(jì)算誤差并不太大，常常采用“換算內(nèi)摩阻角法”計(jì)算。（2）庫侖理論僅適用于剛性墻。柱板式、錨桿式和加筋土等柔性擋墻，可作某些近似假設(shè)后按庫侖理論計(jì)算。（3）庫侖理論用于仰斜墻背時(shí)，墻背坡度以不緩于1:0.3或1:0.35為宜，以免出現(xiàn)較大誤差，并偏于安全。（4）天然土坡或墻后地面坡度i大于土的內(nèi)摩擦角時(shí)，不能采用庫侖方法求解。當(dāng)前第9頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)一般情況下的主動(dòng)土壓力計(jì)算公式

當(dāng)前第10頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)當(dāng)前第11頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)計(jì)算主動(dòng)土壓力時(shí)，可先假定破裂面交于荷載內(nèi)，選擇相應(yīng)公式計(jì)算破裂角，再利用計(jì)算破裂角校核破裂面是否與假定相符，如不相符，重新假定破裂面，再按相應(yīng)公式計(jì)算；如按破裂面交于荷載內(nèi)計(jì)算出的破裂角交于荷載外，而按破裂面交于荷載外計(jì)算出的破裂角交于荷載內(nèi)，則按破裂面交于荷載外邊緣計(jì)算破裂角及主動(dòng)土壓力。當(dāng)前第12頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)1、出現(xiàn)第二破裂面的條件：墻背或假想墻背的傾角大于第二破裂面傾角；即墻面不妨礙第二破裂面的產(chǎn)生；在墻背或假想墻背上產(chǎn)生的抗滑力必須大于其下滑力。即：墻背土壓力計(jì)算圖示第三節(jié)

第二破裂面土壓力當(dāng)前第13頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)2、第二破裂面土壓力公式推導(dǎo)取Ex等于最大值為出現(xiàn)第二破裂面的極值條件，可得：并滿足條件：當(dāng)前第14頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)當(dāng)前第15頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)3、第二破裂面土壓力的計(jì)算步驟首先假定破裂面出現(xiàn)的位置；按相應(yīng)的公式計(jì)算破裂角；以計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證所假設(shè)的破裂面位置是否相符；如不相符，重新假設(shè)，再作計(jì)算，直至二者相符；若驗(yàn)證結(jié)果同時(shí)符合兩種假設(shè)邊界條件，取水平土壓力較大者作為采用的計(jì)算值。若驗(yàn)證結(jié)果證明不會(huì)出現(xiàn)第二破裂面時(shí)，按一般庫侖公式進(jìn)行計(jì)算；根據(jù)計(jì)算所得破裂角計(jì)算作用于第二破裂面上的土壓力及其作用點(diǎn)位置。當(dāng)前第16頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)上墻下墻上墻一般按庫侖土壓力公式計(jì)算，如出現(xiàn)第二破裂面，按第二破裂面土壓力公式計(jì)算。下墻一般采用力多邊形或延長(zhǎng)墻背法計(jì)算。第四節(jié)

折線形墻背土壓力當(dāng)前第17頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)1、延長(zhǎng)墻背法（1）首先將AB段墻背視為擋土墻單斜向墻背，計(jì)算其主動(dòng)土壓力強(qiáng)度分布，圖中abd。（2）延長(zhǎng)BC段墻背與填土表面相交于c’，視Cc’為新的假想墻背，土壓力強(qiáng)度分布如圖中c’ef。（3）最后取土壓力分布圖aefgda來表示折線形墻背的主動(dòng)土壓力分布圖。當(dāng)前第18頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)2、力多邊形法當(dāng)前第19頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)思考：比較兩種土壓力計(jì)算方法。求E2最大值，令dE2/dθ=0，得：由于力多邊形法分析折線形擋土墻下墻土壓力計(jì)算是滿足了楔體靜力平衡中的力矢量閉合條件，用此法推導(dǎo)出的下墻土壓力計(jì)算公式來計(jì)算下墻土壓力較為合理。當(dāng)前第20頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)3、公路路基近似法上墻墻后的填料視作均布的超載下墻土壓力超載范圍由上下墻的破裂角確定當(dāng)前第21頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)當(dāng)前第22頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)當(dāng)墻后填土為粘性土?xí)r，由于粘結(jié)力的存在，致使土壓力減少。采用庫侖理論分析時(shí)，主要有等效內(nèi)摩擦角法和力多邊形法。第五節(jié)

粘性土土壓力計(jì)算1、等效內(nèi)摩擦角法將粘性土的內(nèi)聚力折算成內(nèi)摩擦角，折算后的內(nèi)摩擦角稱為等效內(nèi)摩擦角或等值內(nèi)摩擦角。主要方法有：當(dāng)前第23頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)（1）增大粘性土內(nèi)摩擦角當(dāng)前第24頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)等值抗剪強(qiáng)度：抗剪強(qiáng)度：（2）根據(jù)抗剪強(qiáng)度相等的原理當(dāng)前第25頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)粘性土土壓力：按等值內(nèi)摩擦角計(jì)算土壓力：等值內(nèi)摩擦角誤差較大，在低墻偏于保守，高墻偏于危險(xiǎn)。（3）根據(jù)土壓力相等的概念當(dāng)前第26頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)2、力多邊形法用庫侖理論計(jì)算粘性土土壓力的力多邊形法與推導(dǎo)砂性土土壓力計(jì)算公式的不同之處在于：

（1）考慮深度hc為垂直裂縫區(qū)，不計(jì)此范圍內(nèi)的土壓力；（2）考慮了破裂面上的粘結(jié)力。為簡(jiǎn)化計(jì)算，墻背與填土間的粘結(jié)力忽略不計(jì)(數(shù)值較小且偏于安全)。高膨脹性土和高塑性土均不能采用該方法計(jì)算土壓力。當(dāng)前第27頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)裂縫深度墻后填料受局部荷載作用時(shí)，不考慮其對(duì)裂縫深度的影響。當(dāng)前第28頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)土壓力計(jì)算令：當(dāng)前第29頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)當(dāng)前第30頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)第六節(jié)

朗金理論及土壓力當(dāng)前第31頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)當(dāng)前第32頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)當(dāng)前第33頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)朗金破裂角及主動(dòng)土壓力公式當(dāng)前第34頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)朗金被動(dòng)土壓力公式當(dāng)前第35頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)填料受水的浮力作用，土壓力減小。砂性土的內(nèi)摩擦角受水的影響不大，可認(rèn)為浸水后不變；粘性土浸水后抗剪強(qiáng)度降低。滲流動(dòng)水壓力作用。第七節(jié)

浸水擋土墻土壓力計(jì)算1、浸水后填料φ值不變的土壓力計(jì)算（砂性土）假設(shè)φ值不變，主動(dòng)土壓力系數(shù)k不變；

墻后填土表面水平，破裂角θ不受浸水的影響；填土表面傾斜或有荷載作用時(shí)，破裂角θ略有變化，但對(duì)計(jì)算土壓力影響不大，一般假設(shè)浸水后破裂角不變。當(dāng)前第36頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)土壓力大小：土壓力作用點(diǎn)：2、浸水后填料φ值變化的土壓力計(jì)算（粘性土）墻背填料為粘性土?xí)r，需考慮浸水后填料的計(jì)算內(nèi)摩擦角φ值降低，其土壓力計(jì)算可按類似“不同土層的土壓力計(jì)算”的方法進(jìn)行。當(dāng)前第37頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)由于支擋結(jié)構(gòu)體系在豎向有較大的強(qiáng)度儲(chǔ)備，分析土壓力時(shí)，只考慮水平方向地震加速度的作用。目前一般按慣性力(ma)求地震土壓力，與求解非地震區(qū)土壓力的不同之處在于多考慮了一個(gè)由破裂棱體自重引起的水平地震力。該力作用于棱體重心，計(jì)算公式如下：綜合影響因素，取0.25第八節(jié)

地震作用下土壓力計(jì)算當(dāng)前第38頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)當(dāng)前第39頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)公路車輛引起的土壓力計(jì)算（1）《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTGD60－2004)中的方法將墻后破裂體上的車輛荷載換算為與墻后填土有相同容重的均布土層，求出此土層厚度h0后，再用庫侖理論進(jìn)行計(jì)算。前后軸軸距加輪胎著地長(zhǎng)度布置在B0×L范圍內(nèi)的車輪總軸載當(dāng)前第40頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)擋土墻的計(jì)算長(zhǎng)度L按下述情況取值：1、擋土墻分段長(zhǎng)度小于等于13m時(shí)，L取分段長(zhǎng)度；2、當(dāng)擋土墻分段長(zhǎng)度大于13m時(shí)，取車輛擴(kuò)散長(zhǎng)度?？v向：當(dāng)取用擋土墻的分段長(zhǎng)度時(shí)，為分段長(zhǎng)度內(nèi)可能布置的車輪；當(dāng)采用擴(kuò)散長(zhǎng)度時(shí)為一輛車輛荷載。橫向：破裂土體寬度B0范圍內(nèi)可能布置的車輪，當(dāng)為路肩墻時(shí)，車輪后輪外緣靠墻頂內(nèi)緣布置；若為路堤墻，車輛后輪中心距路基邊緣0.5m。

汽車荷載的分布寬度當(dāng)前第41頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)（2）按車道寬度均攤的方法按路面上車輛所占的寬度，將車輛換算成條狀均布土層。（3）《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD30-2004）方法車輛荷載附加荷載強(qiáng)度當(dāng)前第42頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)路基面承受軌道靜載和列車的豎向活載兩種主要荷載。根據(jù)《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，在擋土墻力學(xué)計(jì)算時(shí)，將路基面上軌道靜載和列車的豎向活載一起換算成為與路基土容重相同的矩形土體。換算土柱作用于路基面上的分布寬度和高度按下表的規(guī)定采用。鐵路荷載下土壓力計(jì)算當(dāng)前第43頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)當(dāng)前第44頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)當(dāng)前第45頁\共有55頁\編于星期三\21點(diǎn)當(dāng)前第4