第七章土压力与挡土墙设计ppt课件.ppt

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1、土力学与地基基础SoilMechanicsandFoundationEngineering主讲人:第一节土压力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仑土压力计算理论第五节几种常见情况的土压力第六节挡土墙设计第七章土压力与挡土墙设计本章提要土压力是与土的抗剪强度有关的问题,也是土力学重要问题之一。学习本章时,要熟悉土压力的类型及它们产生的条件和适用范围,熟练掌握土压力计算方法。学习目标要熟悉土压力的类型及它们产生的条件和适用范围,熟练掌握土压力计算方法。学习朗肯土压力理论假设条件、主动土压力、被动土压力。要求掌握朗肯假

2、设条件,熟练掌握其计算方法。学习库仑土压力理论假设条件、数值解法与库尔曼图解法,要求掌握其假设条件及数值解法,从分析方法与计算误差上比较两个理论的不同。本章学习中要求掌握几种常见情况的主动土压力计算。第一节土压力概述土压力:土体作用在挡土结构物上的压力(图7-1),土压力的大小及分布规律主要与土的性质及结构物位移的方向、大小和结构物的刚度、高度及形状等有关。工程上常用挡土墙类型一、挡土结构类型对土压力分布的影响挡土墙按其刚度和位移方式分为刚性挡土墙、柔性挡土墙和临时支撑三类。1.刚性挡土墙:用砖、石或混凝土所筑成的断面较大的挡土墙

3、。由于刚度大,墙体在侧向土压力作用下,仅能发生整体平移或转动的挠曲变形可忽略。墙背受到的土压力呈三角形分布,最大压力强度发生在底部,类似静水压力分布。2.柔性挡土墙:当墙身受土压力作用时发生挠曲变形。3.临时支撑:边施工边支撑的临时性支挡结构。静止土压力被动土压力主动土压力土压力二、墙体位移与土压力类型1.静止土压力(E0):墙受侧向土压力后,墙身变形或位移很小,可认为墙不发生转动或平移,墙后土体没有破坏,处于弹性平衡状态,墙上承受土压力称为静止土压力E0。2.主动土压力(Ea):挡土墙在填土压力作用下,背离填土方向移动或沿墙跟转

4、动,土压力逐渐减小,直至土体达到极限平衡状态,形成滑动面,此时的土压力称为主动土压力。3.被动土压力(Ep):挡土墙在外力作用下向着土体的方向移动或转动,土压力逐渐增大,直至土体达到极限平衡状态,形成滑动面。此时的土压力称为被动土压力Ep。同样填土高度的挡土墙,作用有不同性质的土压力时见图7-3,有如下的关系:Ep>E0>Ea。在工程中需定量地确定这些土压力值。三、影响土压力的因素(1)挡土墙的位移方向和位移量;(2)挡土墙的形状、墙背的光滑程度和结构形式;(3)墙后填土的性质,包括填土的重度、含水量、内摩擦角和黏聚力的大小及填土

5、面的倾斜程度。四、研究土压力的目的研究土压力的目的主要在于:1.设计挡土构筑物,如挡土墙,地下室侧墙,桥台和贮仓等;2.地下构筑物和基础的施工、地基处理方面;3.地基承载力的计算,岩石力学和埋管工程等领域。第二节静止土压力计算设一土层,表面是水平的,土的容重为γ,设此土体为弹性状态,见图7-4,在半无限土体内任取出竖直平面A′B′,此面在几何面上及应力分布上都是对称的平面。对称平面上不应有剪应力存在,所以,竖直平面和水平平面都是主应力平面。0zK0z弹性平衡状态时的莫尔圆自重应力竖直截面上的法向应力静止土压力在深度Z处,作用在

6、水平面上的主应力为:作用在竖直面的主应力为:即为作用在竖直墙背AB上的静止土压力,与深度z呈直线线性分布。E0H静止土压力的分布静止侧压力系数K0静止侧压力系数K0的数值可通过室内或原位的静止侧压力试验测定。其物理意义:在不允许有侧向变形的情况下,土样受到轴向压力增量△σ1将会引起侧向压力的相应增量△σ3,比值△σ3/△σ1称为土的侧压力系数ζ或静止土压力系数K0。室内测定方法:(1)压缩仪法:在有侧限压缩仪中装有测量侧向压力的传感器。(2)三轴压缩仪法:在施加轴向压力时,同时增加侧向压力,使试样不产生侧向变形。上述两种方法都可得

7、出轴向压力与侧向压力的关系曲线,其平均斜率即为土的侧压力系数。对于无粘性土及正常固结粘土也可用下式近似计算:第三节朗肯土压力理论一、基本原理1857年朗肯提出土压力理论,主要研究自重应力作用下,半无限土体内各点的应力由弹性平衡状态发展为极限平衡状态的情况,提出计算挡土墙土压力的理论。(一)假设条件1.挡土墙背垂直2.墙后填土表面水平3.挡墙背面光滑即不考虑墙与土之间的摩擦力一、主动土压力1.当土体静止不动时,深度Z处土单元体的应力,见图7-5a;2.当代表土墙墙背的竖直光滑面AB面向外平移时,右侧土体的水平应力逐渐减小,而方向保持

8、不变。当AB位移至A’B’时,应力圆与土体的抗剪强度包线相切——土体达到主动极限平衡状态。此时,作用在墙上的土压力达到最小值,即为主动土压力主动土压力计算原理无粘性土HH/3粘性土z0粘性土的主动土压力由两部分组成,第一项:为土重产生的,是正值,随

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