土压力和支挡结构

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1、土力学8课程负责人:谢康和浙江大学岩土工程研究所2008第8章土压力和支挡结构8.1概述8.2静止土压力计算8.3主动土压力计算8.4被动土压力计算8.5土压力计算的讨论8.6重力式挡土结构8.7柔性挡土结构在土建、水利、港口和交通工程中，为了防止土体坍塌或滑坡，常用各种类型的挡土结构物进行支挡。设计支挡结构的关键是确定作用在挡土结构上的土压力（包括土压力的性质、大小、方向和作用点）。挡土结构按形式可分为：重力式、悬臂式、扶壁式、内撑式和锚杆式等。图8-1为重力式挡土墙结构各部分的名称。图8-1重力式档

2、土墙一、引言8.1概述土压力按位移方向可分为：静止土压力、主动土压力和被动土压力（见图8-2）。二、土压力的分类1.静止土压力——当挡土结构静止不动，土体处于弹性平衡状态时，则作用在结构上的土压力称为静止土压力；图8-2a静止土压力8.1概述2.主动土压力——挡土结构在填土压力作用下，背离填土方向移动，这时作用在结构上的土压力逐渐减小，当其后土体达到极限平衡，出现连续滑动面使土体下滑，滑动面上的剪应力等于土的抗剪强度，这时土压力达到极小值，称为主动土压力；图8-2b主动土压力8.1概述3.被动土压力——

3、挡土结构在外力作用下，向填土方向移动或转动，这时作用在结构上的土压力将由静止土压力逐渐增大，一直到土体达到极限平衡，并出现连续滑动面，滑动面上的剪应力等于土的抗剪强度，这时土压力增至最大值，称为被动土压力。图8-2c被动土压力8.1概述一般来讲，在挡土墙高度和填土等其它条件相同的情况下，，并且产生被动土压力所需的位移量大大超过产生主动土压力所需的位移量。土压力与墙身位移关系图8.1概述在计算土压力时，一般假定为平面应变问题，即沿结构长度方向的应变为零。三、土压力计算的基本假定对土压力计算问题的严格处理，

4、将需要建立应力应变关系、平衡方程以及相应的边界条件。土压力问题的严格分析是非常困难的。8.1概述1.重力式挡土墙：重力式挡土墙靠墙的自重保持稳定，多用块石、砖、素混凝土材料筑成。一般用于低挡土墙，墙高H<5m时采用。墙背有俯斜、垂直和仰斜三种（图8-3）。图8-3重力式档土墙（a）仰斜（b）垂直（c）俯斜四、挡土结构的分类8.1概述2.薄壁式挡土墙：薄壁式挡土墙是钢筋混凝土结构，有两种主要形式：悬臂式挡土墙和扶壁式挡土墙。薄壁式挡土墙的稳定主要靠墙踵悬臂以上的土重，墙体内的拉应力由钢筋承担，这种类型的挡

5、土墙截面尺寸较小，悬臂式挡土墙墙高大于5m，适用于重要工程、地基土质差、当地缺少石料等情况。扶壁式挡土墙墙高H>10m，为了增强墙的抗弯性能，沿长度方向每隔（0.8～1.0）H做一个扶壁以保持挡土墙的稳定性。图8-４薄壁式档土墙8.1概述3.锚定式挡土墙：锚定式挡土墙包括锚杆式挡土墙和锚定板式挡土墙，如图8-5所示。锚杆式挡土墙由预制的钢筋混凝土立柱、挡土板构成墙面，与水平或倾斜的钢锚杆联合组成。锚杆的一端与立柱连接，另一端被锚固在山坡深处的稳定岩层或土层中，墙后侧压力由挡土板传给立柱，由锚杆与岩体之间

6、的锚固力，即锚杆的抗拔力，使墙获得稳定。它适用于墙高较大、石料缺乏或挖基困难地区，一般多用于路堑挡土墙。锚定板式挡土墙的结构形式与锚杆式挡土墙基本一样，所不同的是锚杆的锚固端改用锚定板，并将其埋入墙后填料内部的稳定层中，锚定板产生的抗拔力抵抗侧压力，保持墙的稳定。图8-5锚定板式档土墙8.1概述4.加筋土挡土墙：加筋土挡土墙是由填土及布置在填土中的筋带，以及墙面板三部分组成（如图8-6）。在垂直墙面的方向，按一定间隔和高度水平的放置拉筋材料，然后填土压实，通过填土与筋带间的摩擦作用，把土的侧压力传给筋带

7、，从而稳定土体。加筋土挡土墙属于柔性结构，对地基变形适应性大，建筑高度大，适用于填土路基。图8-6加筋土档土墙土墙8.1概述四、本章主要内容本章将介绍静止土压力、主动土压力和被动土压力的基本理论，支挡结构物的土压力的计算方法，重力式挡土结构、柔性挡土结构和加筋挡土结构的设计等内容。8.1概述8.2静止土压力计算一、静止土压力的概念静止土压力——当挡土结构静止不动，土体处于弹性平衡状态时，则作用在结构上的土压力称为静止土压力。一般所说的静止土压力是指作用在每沿米挡土结构上静止土压力的合力，用E0表示，量纲

8、为kN/m。静止土压力强度——静止土压力沿深度的分布，用p0表示，量纲为kPa。假定土体是半无限弹性体（见图8-7），墙静止不动，土体无侧向位移，此时土体表面下任意深度z处的静止土压力强度p0，可按半无限体在无侧向位移条件下水平向自重应力的计算公式计算，即：（8.2.1）图8-7静止土压力状态二、静止土压力强度p0的计算式中，——静止土压力系数（也称侧压力系数）。8.2静止土压力计算土的静止土压力系数可以在三轴仪中测定，也可在专门的侧压力仪