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1、第八章 挡土墙土压力,第一节 概述 第二节 库仑土压力理论 第三节 朗肯土压力理论 第四节 一些常见情况的主动土压力计算 第五节 影响土压力的因素及减小主动土压力的措施 第六节 桩式墙上的土压力计算 第七节 涵洞与埋管上的土压力计算,第一节 概述,挡土墙是一种常见的结构形式，它可用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌，或使部分侧向荷载传递分散到填土上。 土压力是作用于这类建筑物上的重要荷载,它是由于土体自重、土上荷载或结构物的侧向挤压作用，挡土结构物所承受的来自墙后填土的侧向压力。 挡土墙的种类 作用在挡土墙上的土压力,一、挡土墙的几种类型,E,重力式挡土墙,E,第一节 概述,1 刚性挡土墙 本身变形
2、极小，只能发生整体位移,2 柔性挡土墙 本身会发生变形，墙上土压力分布形式复杂,板桩变形,垮塌的重力式挡墙,垮塌的护坡挡墙,失稳的立交桥加筋土挡土墙,二、土压力的种类,Ea:墙体外移,土压力逐渐减小,当土体破坏,达到极限平衡状态时所对应的土压力(最小),Ep:墙体内移,土压力逐渐增大,当土体破坏,达到极限平衡状态时所对应的土压力 (最大),墙位移与土压力E关系,土压力E,Ep,E0,Ea,1%5%,1 5,E0:墙体不移动,土压力即是土体产生的侧压力,不同类型土压力需满足的条件,1、静止土压力：土静止不动 2、主动土压力： 1）土推墙 2）土体达到主动极限平衡状态 3、被动土压力： 1）墙推土
3、 2）土体达到被动极限平衡状态,三、静止土压力计算,静止土压力：墙体不发生任何位移(即 = 0)相当于天然地基土的应力状态（侧限状态或K0应力状态)。,K0为静止土压力系数； 对于侧限应力状态，理论上：K0=/(1-)； 由于土的 很难确定，K0 常用经验公式计算， 对于砂土、正常固结粘土：,静止土压力计算,总静止土压力,主动土压力与被动土压力计算方法见第二节与第三节。,第二节 库仑土压力理论,一 库仑土压力简介,1776年,法国工程师库伦通过研究挡土墙后土体（滑动楔体）的静力平衡,提出了滑动楔体理论，亦称库伦理论。,库伦土压力理论的基本假设： 1、挡土墙是刚性的，墙后的填土是理想的散粒体（粘
4、聚力c=0）； 2、滑动破坏面为一通过墙踵的平面。 3、滑动楔体为刚体。,按库仑理论求主动土压力,二 库仑土压力计算,1、主动土压力,作用于土楔上的力有： 1.土楔体的自重 ； 2.破坏面上的反力R； 3.墙背对土楔体的反力E； 由土楔体的静力平衡条件得：,作用在墙背上的土压力,库伦主动土压力的一般表达式：,或,Emax所对应的挡土墙后填土的破坏角 cr，即为真正滑动面的倾角。,库仑主动土压力强度沿墙高呈三角形分布，主动土压力的作用点在距墙底H/3处。,2、被动土压力,按库仑理论求被动土压力,C,按求主动土压力同样的原理可求得被动土压力的库仑公式为：,或,库仑被动土压力强度沿墙高呈三角形分布，
5、被动土压力的作用点在距墙底H/3处。,一、基本原理,第三节 朗肯土压力理论,二、朗肯基本假定,假定： 1.墙背垂直 2.墙背光滑 3.填土表面水平,图中: sv、 sh为主应力，且sv=z,土压力强度计算公式：,1、朗肯主动土压力计算 1）无粘性土,总主动土压力,三、土压力计算,其中：Ka为朗肯主动土压力系数,2）粘性土,主动土压力强度,式中：,如右图：,总主动土压力,2、朗肯被动土压力计算 1）无粘性土,被动土压力强度,总被动土压力,式中Kp为朗肯被动土压力系数：,2）粘性土,被动土压力强度,总被动土压力,式中：,库仑和朗肯土压力的比较,1、朗肯土压力理论 1）依据：半空间的应力状态和土的极
6、限平衡条件； 2）概念明确、计算简单、使用方便； 3）理论假设条件； 4）理论公式直接适用于粘性土和无粘性土； 5）由于忽略了墙背与填土之间的摩擦，主动土压力偏大，被动土压力偏小。,2、库仑土压力理论： 1）依据：墙后土体极限平衡状态、楔体的静力平衡条件； 2）理论假设条件； 3）理论公式仅直接适用于无粘性土； 4）考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背倾斜，填土面倾斜的情况。但库伦理论假设破裂面是一平面，与按滑动面为曲面的计算结果有出入。,第四节 一些常见情况的 主动土压力计算,填土上有荷载 成层填土情况 填土中有水 填土表面倾斜 折线型墙背上的主动与压力 带卸荷板挡土墙上的主动土压力,1
7、、填土上有荷载,朗肯土压力理论,2、成层填土情况,3、填土中有水,水下部分用浮容重,土压力,土压力,水压力,静水情况,水压力,4、填土表面倾斜,库仑土压力理论： (1) 求解假设墙面CB上主动土压力Ea (2) 作用在真实墙面AC上的土压力Ea：, 时,根据力三角形确定,5、折线型墙背上的主动与压力,6、带卸荷板挡土墙上的主动土压力,第五节 影响土压力的因素及减小主动土压力的措施,一、影响土压力的因素 （一）荷载条件 （二）填土性质对土压力的影响 物理力学性质不同的填土，其土压力也不同。一般说来，填土的内摩擦角和粘聚力c愈大，主动土压力愈小，被动土压力愈大。反之，则主动土压力愈大，被动土压力愈
8、小。土和墙之间的摩擦角愈大，主动土压力愈小，被动土压力愈大。 填土的容重值愈大，主动土压力愈大。 填土表面倾斜时，较填土表面水平时主动土压力增大。 （三）墙背形状 重力式挡土墙墙背按倾斜情况可分为仰斜、直立、俯斜三种形式，用相同的计算方法和计算指标进行计算，其主动土压力以仰斜为小，直立居中，俯斜最大。 （四）挡土墙结构形式和刚度,二、降低主动土压力的措施,（一）选择墙后所填土料 由土压力计算公式和影响土压力的因素分析可知，填土的内摩擦角值愈大，土压力值愈小，因此，选择大的土体作为填料，无疑起着降低主动土压力的作用。如挡土墙后常设减压棱体、填砂、砂砾、块石等都起着较好的效果。 （二）严格控制填土的填筑质量 控制填土质量是减小主动土压力的有效方法，填土质量愈好，土的抗剪强度愈高，主动土压力愈小，反之，填土质量愈差，主动土压力愈大。故对粘性土，应在最优含水率下碾压回填，可取得良好的降低主动土压力的效果，此外，新填土地基沉降过大，也会增加土压力。 （三）改变挡土墙断面的形状 拆线墙背、埋墙、卸荷板都有降低土压力的显著效果。,第六节 桩式墙上的土压力计算,第七节 涵洞与埋管上的土压力计算,
