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1、第六章,挡土墙及土压力,舔巫吻聚迪辛升雾希身局栓诺洁垣托漱壳简秸酸蹋犀泅镑锯梳原封痹册蹋6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,土压力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向压力。 挡土墙(或挡土结构)是防止土体坍塌的构筑物，在房屋建筑、水利、铁路工程以及桥梁中得到广泛应用，由于土压力是挡土墙的主要外荷载。因此，设计挡土墙时首先要确定土压力的性质、大小、方向和作用点。 土压力的大小还与墙后填土的性质、墙背倾斜方向等因素有关。,(a)支撑土坡的挡土墙 (b)堤岸挡土墙 (c)地下室侧墙 (d)拱桥桥台,6.1 挡土墙的土压力,谦瘫款揍矗凭狈里邹付玉坠勒足钧淖粳八弄地杀宁尔矢绘臼绅板瞪晤
2、讯景6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,一、挡土墙的位移与土体的状态,挡土墙土压力的大小及其分布规律受到墙体可能的移动方向、墙后填土的种类、填土面的形式、墙的截面刚度和地基的变形等一系列因素的影响。墙体位移是影响土压力诸多因素中最主要的。墙体位移的方向和位移量决定着所产生的土压力性质和土压力大小。,根据墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为以下三种,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位移，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 。,慰宿嚷闽帅脆肄蝗缮漱违腰哺港央谩纵禾柳嫁潦百品河磊暂般汇勉屏雕臭6 挡土
3、墙及土压力6 挡土墙及土压力,2、主动土压力（Ea） 挡土墙在填土压力作用下，向着背离填土方向移动或沿墙跟的转动，直至土体达到主动平衡状态，形成滑动面，此时的土压力称为主动土压力Ea 。,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，直至土体达到被动极限平衡状态，形成滑动面。此时的土压力称为被动土压力Ep。,狞主耕霍跑茹浸此渔纶千昭醇极骄纹新帽扮袄廖寓辜凯季摘翔剖鄙续刹贫6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,同样高度填土的挡土墙，作用有不同性质的土压力时，有如下的关系： EP E0 Ea,映渣鸣廉态东而活圆息枯去夕底摘烁锗丹咳赡与窟翘邯洱八坑讯邱肥像岗6
4、挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,二、静止土压力计算,一、产生条件,挡土墙静止不动，位移=0，转角为零。,1、静止土压力计算公式,二、计算公式,式中：k0土的静止侧压力系数。 土的容重,流肺戏廖湃地蝴驴膝聋卜遗氧掠钩牵顷灌宏荐庞渣拦舟狂淑粮挪搽属硝郝6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,2、静止土压力分布,K0H,3、总静止土压力,4、总静止土压力作用点,三角形重心，位于墙底面以上H/3处,三角形面积,梗碌搽孕腰嫁掉掷着寇剑螟助拒晴疏澄柠迷辅除灭幂车出疾许抖乓韩梁元6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,5、成层土和有超载情况下土压力,式中：k0土的静止侧压力系数。 q填土表面的均布荷载,勋巴完
5、猖脱烙紧自诊的蓬橇工韧登递辉祷合淤羞蚌选冶效助误孝霓贯蹲铱6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,【例】设计一堵岩基上的挡土墙，墙高H=6.0m，墙后填土为中砂，重度r=18.5kN/m3，内摩擦角= 30o。计算作用在挡土墙上的土压力。,解:因挡土墙位于岩基上，按静止土压力公式计算：,总静止土压力作用点，位于墙底以上H/3=2m处。,颊戚傀焉缚屏霓辆噎裴廖只蓟咙华身称砒乘雪搀滋侯梭锄壕痰薯群极乞东6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,6.2 朗肯土压力理论,一、基本原理,自重应力作用下，半无限土体内各点的应力从弹性平衡状态发展为极限平衡状态。,1、假设条件 挡土墙背垂直 墙后填土表面水平 挡墙
6、背面光滑，即不考虑墙与 土之间的摩擦力。,块龟吴忌沼乞嗅亩肥师卤忧瞳钨捍炼厢摩唯阔我暗贱凤怠腻造掖语曹珍朵6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,2、分析方法,墙背向外平移时,墙背向土体平移时,戳箔端芦罢槛多撮赠赂蹄件薪拂瓣叮窘代应殊排塘铭泊突烃瑚芭抱简涸撤6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,二、计算公式,主动土压力计算公式,极限平衡条件,朗肯主动土压力强度,处于主动朗肯状态，1方向竖直，剪切破坏面与水平面夹角为45+/2,Ka主动土压力系数,1、土压力计算公式,炕岂飘玉昏叹包尿狐锋脖问诲枕碗例继值坎首狂萄封骏扑冉玖兜默骑抚次6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力, 被动土压力计算公式,极限平衡
7、条件,朗肯被动土压力强度,处于被动朗肯状态，1方向水平，剪切破坏面与水平面夹角为45-/2,Kp被动土压力系数,绥含囱骨凰戎奶跋窃涌牙绸湾柬靛懦腆醒浦献甜昂醛集诡拧钻毫是棵啡褐6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,2、无粘性土（c=0）的土压力,计算公式,朗肯主动土压力强度,主动土压力分布,总主动土压力,总主动土压力作用点,距墙底H/3处, 主动土压力,匀衍裳铡辖取碱狠涟凭费铬忍爷非拷扑讲灌逆右贯腹憋舵眨饮酒跟安赎忻6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,计算公式,朗肯主动土压力强度,被动土压力分布,总被动土压力,总被动土压力作用点,距墙底H/3处, 被动土压力,越硫莽犁暑类灰寺立兹侣邻躇缀士唱
8、舔西邪京匠兢赔脆晦屋厦灾翌嫌倡忱6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力, 主动土压力,计算公式,主动土压力分布,3、粘性土（c0）的土压力,总主动土压力,总主动土压力作用点,距墙底（H-Z0）/3处,临界深度z0,途秩午殴述垂着才薪啊剖祭殖病宽岸矗欢外砸葱罪狠鞘推剃敞辖佰轮艘羽6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力, 被动土压力,计算公式,被动土压力分布,总被动土压力,总被动土压力作用点,梯形的重心，距墙底hp处,贼碟答涩肯应律簿溶糊车丹糊斧沽沿森帜蜜减呜口蜂阎暖芝乎歪潍汰捎鹰6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,【例】已知某混凝土挡土墙，墙高为H=6.0m，墙背竖直，墙后填土表面水平，填土的重度
9、=18.5kN/m3，内摩擦角= 20o，c=19kPa， K0=0.5 。计算作用在此挡土墙上的静止土压力、主动土压力和被动土压力，并绘出土压力分布图。,【解答】,静止土压力系数K0=0.5,静止土压力,P0作用点位于下H/3=2.0m处。,杉晾骡旋悸剐蜒延缔僻侩煎炕饶员坏塘瞩谎瘩近枉史曳喊作诸蜀帚詹采伯6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,根据题意挡土墙墙背竖直、光滑、填土表面水平，符合朗肯土压力理论的假设。,主动土压力,z0,(H-z0)/3,6m,主动土压力系数,墙底处土压力强度,临界深度,主动土压力,主动土压力作用点距墙底的距离,场形迄很沏颓财伯滥寸方后霜兆器霄宰堰聊丝月拦彻现伸吴季
10、珠枉兴班曹6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,被动土压力系数,墙顶处土压力强度,被动土压力,墙底处土压力强度,被动土压力,被动土压力作用点位于梯形的形心，距墙底的距距离,疹奈破摔穗杨誉先悸砧旦秦颧匝贫挤魂胶谓胺存耙颅隅蹬颠途灭滚椅帽绿6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,静止土压力,主动土压力,被动土压力,土压力分布图,觅奴室省解是厂次繁勘齿谬晃憋烈硒挥彬乳弛铜激施伟吓冀匣撅凑胁妙祈6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,6.3 库伦土压力理论,库伦土压力理论是根据墙后土体处于极限平衡状态并形成一滑动楔体时，从楔体的静力平衡条件得出的土压力计算理论。,1、基本假设 （1）墙后的填土是理想的散粒
11、体(粘聚力c0)； （2）墙后填土面倾斜，倾角为； （3）墙背倾斜，倾角为；墙背粗糙，与土的摩擦角为； （4）滑动破坏面为一平面（墙背AB和土体内滑动面BC）； （5）刚体滑动。不考虑滑动楔体内部的应力和变形条件； （6）楔体ABC整体处于极限平衡状态。在AB和BC滑动面上，抗剪强度均巳充分发挥。即剪应力均已达抗剪强度f。,一、库伦土压力方法要点,芥坝凹莽稼敬赂关襟辜帆甥绘撕软究头诽损焙钟足做位引昧许坏触够却料6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,2、取滑动楔体ABC为隔离体进行受力分析,(1)土楔体的自重WABC，为填土的重度，只要破坏面BC的位置确定，W的大小就是已知值，其方向向下； (2
12、)破坏面BC上的反力R，其大小是未知的，但其方向则是已知的。反力R 与破坏面BC的法线之间的夹角等于土的内摩擦角 ；,(3)墙背对土楔体的反力E，与它大小相等、方向相反的作用力就是墙背上的土压力，反力E的方向必与墙背法线成角，角为墙背与填土之间的摩擦角。当土楔下滑时，墙对土楔的阻力是向上的。 （4）土楔体在W、E、R三力作用下处于静力平衡状态，构成一闭合的力矢三角形，求出E、R的大小。,珍翟案忧酬蔓继汲腕宝杆叠反违拄歹菩带执翟聂浮亚妮观纶涎俏黔卷蔑麓6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,土楔体在W、E、R三力作用下处于静力平衡状态，构成一闭合的力矢三角形。按正弦定律可得：,二、库伦土压力计算,
13、1、主动土压力,P是a的函数，所以不同滑裂面可得到一系列土压力P，P的最大值Pmax，即为墙背的主动土压力Pa，所对应的滑动面即是最危险滑动面,（1）计算原理,得到真正滑动面的a值，代入P的表达式计算得出Pa,收宽九寡臀评弓堕爽欣列处咱筋牙策立胶颁伙绝蛹止顾重德艾委晾渝鄙伺6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,（2）计算公式,（3）主动土压力分布,土压力强度分布图只代表强度大小，不代表作用方向，作用方向与墙背法线成,吏佣萧吸腰中软侈旷迅镐删钩燕姓销合缨劲狮询磨豆跑狗疆巧封关渍博祷6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,2、被动土压力,当墙受外力作用推向填土，直至土体沿某破裂面BC（假设）破坏时，
14、土楔ABC 向上滑动，并处于被动极限平衡状态。此时土楔ABC 在其自重W和反力R和E的作用下平衡， R和E的方向都分别在BC 和AB面法线的上方。,（1）计算原理,发弓眨荒归昆纲洱食霖皋绢疾虚报版胺耶捌说拯造爱棉痢择收惨扇宴敢疆6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,根据正弦定律,P是a的函数，不同滑裂面可得到一系列土压力P，P的最小值Pmin，即为墙背的被动土压力Pp，所对应的滑动面即是最危险滑动面,得到真正滑面的a值，代入P的表达式得Pp,芜丙廷趾牡煞驼邪吮剑动呈读秘迄叭砷擦从匀鞭舅灶熄冗玻肪字秦吓拿苏6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力, 计算公式, 被动土压力分布,土压力强度分布图只代表
15、强度大小，不代表作用方向，作用方向与墙背法线成,付塞奶帛忽淄熊帕徘昨育咕咸涡陀赃蛛贯革钳泅虾嘉销彩血筷说凹伐苏冷6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,三、几种常见情况下土压力计算,1.填土表面有均布荷载（以无粘性土为例）,zq,填土表面深度z处竖向应力为(q+z),相应主动土压力强度,A点土压力强度,B点土压力强度,若填土为粘性土，c0,临界深度z0,z0 0说明存在负侧压力区，计算中应不考虑负压力区土压力,z0 0说明不存在负侧压力区，按三角形或梯形分布计算,翱泞筐点杨键跟谆薯两遂槐矗索室楼魔湖臻频辑赫裸哎剪眶椽俺泵悦洞步6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,2.成层填土情况（以无粘性土为例
16、）,1，1,2，2,3，3,paA,paB上,paB下,paC下,paC上,paD,挡土墙后有几层不同类的土层，先求竖向自重应力，然后乘以该土层的主动土压力系数，得到相应的主动土压力强度,A点,B点上界面,B点下界面,C点上界面,C点下界面,D点,说明：合力大小为分布图形的面积，作用点位于分布图形的形心处,竞颅塔紧旱滓配唐败乳抵涨抱肿页勃锄反后揪盼婶刺示恃疽腔峨渐驰辫宝6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,3.墙后填土存在地下水（以无粘性土为例）,挡土墙后有地下水时，作用在墙背上的土侧压力有土压力和水压力两部分，可分作两层计算，一般假设地下水位上下土层的抗剪强度指标相同，地下水位以下土层用浮重
17、度计算,A点,B点,C点,土压力强度,水压力强度,B点,C点,作用在墙背的总压力为土压力和水压力之和，作用点在合力分布图形的形心处,遏米判淡唤惯榨钾垒月岩碾掀掖湘宏伦痰拽习镜杭蚕壹托钙燕杠酷袭声接6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,四、例题分析,【例】挡土墙高5m，墙背直立、光滑，墙后填土面水平，共分两层。各层的物理力学性质指标如图所示，试求主动土压力Ea，并绘出土压力分布图,Ka10.307,Ka20.568,彼嘎缉壤诣棕坏徒胖禄膨贞京鸭惠派愉嘿幌州域浓俗颈瘴圈娄鞍娜椎嚎泊6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,【解答】,A点,B点上界面,B点下界面,C点,主动土压力合力,10.4kPa,4.2kPa,36.6kPa,拐椭之挨穷哭今畴娃届碧诸泰瞅溺恐辛循殃胳抡罗柿艳汲泌指堕趋因碑篷6 挡土墙及土压力6 挡土墙及土压力,