挡土结构物上的土压力(II)

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1、第七章挡土结构物上的土压力第一节概述第二节静止土压力计算第三节朗肯土压力理论第四节库伦土压力理论第五节若干问题的讨论目录本章教学目的1.理解并记住静止土压力、主动土压力和被动土压力的定义；2.理解并掌握静止土压力的计算方法；3.理解并掌握朗肯土压力理论的基本原理，主动土压力和被动土压力的计算方法。4.理解并掌握库仑土压力理论的基本原理，主动土压力和被动土压力的计算方法。5.理解朗肯土压力理论与库仑土压力理论之间的比较：分析方法、适用条件、计算误差、指标的选用。第一节概述挡土墙：用来侧向支持土体的结构物土压力：被支持的土体作用

2、于挡土墙的侧向压力支撑天然斜坡E地下室侧墙E填土E填土堤岸挡土墙拱桥桥台E一、挡土结构物的类型按刚度及位移方式分：刚性挡土墙柔性挡土墙临时支撑二、挡土墙上土压力的影响因素土的性质挡土墙的移动方向墙和土的相对位移量土体与墙之间的摩擦挡土墙类型3.被动土压力1.静止土压力2.主动土压力岩石拱桥桥台根据挡土墙位移方向分类三、墙体位移与土压力类型1.静止土压力P0挡土墙在土压力作用下，不向任何方向发生位移和转动,墙后土体没有破坏，处于弹性平衡状态时，作用在墙背上的土压力。地下室侧墙E填土2.主动土压力Pa滑裂面Ea当挡土墙沿墙趾向离

3、开填土方向转动或平行移动，墙后土压力逐渐减小，且位移达到一定量时，墙后土体达到主动极限平衡状态，填土中开始出现滑动面，这时作用在挡土墙上的土压力。3.被动土压力PpEp滑裂面挡土墙在外力作用下向墙背填土方向转动或平行移动时，土压力逐渐增大，当位移达到一定量时，潜在滑动面上的剪应力等于土的抗剪强度，墙后土体达到被动极限平衡状态，填土内开始出现滑动面，这时作用在挡土墙上的土压力。三种土压力的大小关系：静止土压力对应于图中A点，墙位移为0，墙后土体处于弹性平衡状态主动土压力对应于图中B点，墙向离开填土的方向位移，墙后土体处于主动极

4、限平衡状态被动土压力对应于图中C点，墙向填土的方向位移，墙后土体处于被动极限平衡状态Pa0.1H绕墙顶转动0.05H粘

5、土主动平移0.004H绕墙趾转动0.004H第二节静止土压力计算hvhvz静止土压力强度（p0）可按半空间直线变形体在土的自重作用下无侧向变形时的水平侧向应力h来计算。下图表示半无限土体中深度为z处土单元体的应力状态：竖向应力v为竖向自重应力:sz=z水平应力h为水平自重应力:sz=K0z设想用一挡土墙代替单元体左侧的土体，挡土墙墙背光滑，则墙后土体的应力状态并没有变化，仍处于侧限应力状态。水平向应力从原来土体内部应力变成墙对土的应力，即为静止土压力强度p0：p0=h=K0zh=p0zzH(b)

6、K0HH3P0(c)zpf=c+tg(d)P0的作用点位于墙底面往上1/3H处，单位[kN/m]。（d）图是处在静止土压力状态下的土单元的应力莫尔圆，可以看出，这种应力状态离破坏包线很远，属于弹性平衡应力状态。静止土压力沿墙高呈三角形分布，作用于墙背面单位长度上的总静止土压力（P0）：第三节朗肯土压力理论朗肯理论的基本假设：1.墙本身是刚性的，不考虑墙身的变形；2.墙后填土延伸到无限远处，填土表面水平；3.墙背垂直光滑。1857年英国学者朗肯（Rankine）从研究弹性半空间体内的应力状态出发，根据土的极限平衡理

7、论，得出计算土压力的方法，又称极限应力法。一、基本原理1.朗肯主动极限平衡状态pap0v2.朗肯被动极限平衡状态p0二、主动土压力的计算根据土的极限平衡条件1.无粘性土单位长度上的总主动土压力（Pa）：主动土压力强度:2.粘性土单位长度上的总主动土压力（Pa）：主动土压力强度：例题7-1：Z0=1.74mPa=146.8kN/m1.75m55.8kPaH=7m有一高7m的墙背直立光滑、填土表面水平的挡土墙。填土的物理力学性质指标为：c=12kPa，=15°，=18kN/m3。试求主动土压力及作用点位置，并绘制出主

8、动土压力分布图。【另解】(1)主动土压力系数(2)墙底处土压力强度(3)临界深度(4)总主动土压力(5)主动土压力作用点墙底的距离2c√Kaz0Ea(h-z0)/37mhKa-2c√Ka三、被动土压力的计算根据土的极限平衡条件1.无粘性土的被动土压力强度:单位长度上的总被动土压力（Pp）