荷载及结构设计原理03侧压力

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1、讲授：张玉林荷载及结构设计原理建筑工程技术教研室目录绪论（建筑结构设计与可靠性理论的发展）荷载类型重力侧压力风荷载地震作用其他作用荷载的统计分析结构抗力的统计分析结构可靠度分析结构概率可靠度设计法第三章侧压力内容提要第一节土的侧压力第二节水压力和流水压力第三节波浪荷载第四节冻胀力第五节冰压力第六节撞击力土压力概述土压力通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力E填土面码头桥台E隧道侧墙EE一、土压力类型被动土压力主动土压力静止土压力土压力1.静止土压力挡土墙在压力作用下不发生任何变形

2、和位移，墙后填土处于弹性平衡状态时，作用在挡土墙背的土压力Eo2.主动土压力在土压力作用下，挡土墙离开土体向前位移至一定数值，墙后土体达到主动极限平衡状态时，作用在墙背的土压力滑裂面Ea3.被动土压力Ep滑裂面在外力作用下，挡土墙推挤土体向后位移至一定数值，墙后土体达到被动极限平衡状态时，作用在墙上的土压力4.三种土压力之间的关系-△+△+△-△Eo△a△pEaEoEp对同一挡土墙，在填土的物理力学性质相同的条件下有以下规律：1.Ea＜Eo＜＜Ep2.△p＞＞△a四、斜截面的应力计算莫尔圆（Mohr

3、’scircle）将斜截面应力计算公式改写为把上面两式等号两边平方,然后相加便可消去,得因为x,y,xy皆为已知量,所以上式是一个以,为变量的圆周方程.当斜截面随方位角变化时,其上的应力,在-直角坐标系内的轨迹是一个圆.1.圆心的坐标（Coordinateofcirclecenter）2.圆的半径（Radiusofcircle）此圆习惯上称为应力圆（planestresscircle）,或称为莫尔圆（Mohr’scircle）（1）建-坐标系,选定比例尺o二、应

4、力圆作法（Themethodfordrawingastresscircle）1.步骤（Steps）xyxxyxxyyyDxyo（2）量取OA=xAD=xy得D点xyxxyxxyxAOB=y（3）量取BD′=yx得D′点yByxD′（4）连接DD′两点的直线与轴相交于C点（5）以C为圆心,CD为半径作圆,该圆就是相应于该单元体的应力圆C应力圆的应用（Applicationofstress-circle）1.求单元体上任一截面上的应力从应力圆的半径CD按方位角

5、的转向转动2得到半径CE.圆周上E点的坐标就依次为斜截面上的正应力和切应力.DxyoxAyByxD′C20FE2xyaxxyxxyefn2.求主应力数值和主平面位置（Determineprinciplestressandthedirectionofprincipleplanebyusingstresscircle）（1）主应力数值A1和B1两点为与主平面对应的点,其横坐标为主应力1,212DxyoxAyByxD′C20FE2B1A120D

6、xyoxAyByxD′C12A1B1（2）主平面方位由CD顺时针转20到CA1所以单元体上从x轴顺时针转0（负值）即到1对应的主平面的外法线0确定后,1对应的主平面方位即确定3.求最大切应力（Determinemaximumshearingstressbyusingstresscircle）G1和G两点的纵坐标分别代表最大和最小切应力20DxyoxAyByxD′C12A1B1G1G2因为最大最小切应力等于应力圆的半径二、土压力的计算1、静止土压力（E0）在

7、填土表面下任意深度z处取出一微元体M，作用的应力（如下图）：二、土压力的计算1、静止土压力（E0）在填土表面下任意深度z处取出一微元体M，作用的应力（如下图）：竖向的土自重应力z=z静止土压力强度0=k0z=k0z式中，k0—静止土压力系数，可近似按k0=1-sin/（/为土的有效内摩擦角）计算；—墙后填土容重，kN/m3。大小：方向:作用点：静止土压力沿墙高为三角形分布2、主动土压力Ea、被动土压力Ep朗肯土压力理论朗肯土压力理论是根据弹性半空间内的应力状态和土的极限平

8、衡理论而得出的土压力计算方法。基本假定对象为弹性半空间土体填土面无限长不考虑挡土墙及回填土的施工因素挡土墙的墙背竖直（=0）、光滑（f=0）、填土面水平（=0）、无超载墙背与填土之间无摩擦力，因而无剪力，即墙背为主应力面塑性主动状态当挡土墙离开土体向远离墙背方向移动时，墙后土体M有伸张的趋势，此时单元在水平截面上的法向应力z不变而竖向截面上的法向应x却逐渐减少（↓），直至满足极限平衡条件为止（称为主动朗肯状态），此时x达最低限值a，因此，a