《岩土力学课件--第六章挡土结构物上的土压力双语》由会员分享,可在线阅读,更多相关《岩土力学课件--第六章挡土结构物上的土压力双语(30页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、2019/3/2,课件,1,第六章 挡土结构物上的土压力 Chapter 6 Lateral Pressure between a soil mass and an adjoining earth- structure.,第一节 概述 6.1 Induction,This chapter deals with the magnitude and distribution of lateral pressure between a soil mass and an adjoining earth-retaining structure(挡土结构物,俗称挡土墙).,挡土墙的结构型式,2019/3/
2、2,课件,2,一、挡土墙的结构类型对土压力分布的影响 The influence of structure types of earth- retaining wall on c distribution (一)、刚性挡土墙(rigid earth- retaining wall ) 用砖、石、混凝土所筑成,断面较大。,图6-2 刚性挡土墙背 上压力分布,图6-3 柔性挡土墙背 上压力分布,2019/3/2,课件,3,(二)、柔性挡土墙(flexible earth- retaining wall ) (三)临时支撑(temporary brace) 一基坑壁围护时采用由横板、立柱和支撑组成
3、二、墙体位移与土压类型(刚性土压力) Wall displacement and lateral earth pressure types (一)静止土压力(still lateral pressure ) 挡土墙的刚度很大,在土压力作用下墙处于静止不动 的状态,即位移为零,墙后土体处于弹性平衡状态。 使挡土墙保持静止的条件 (1)墙身尺寸足够大 (2)墙身砼与基岩牢固地联结在一起 (3)挡土墙地基不产生不均匀沉降,2019/3/2,课件,4,如:地下室挡土墙的顶板和底板与墙体为刚性联结,故墙的水平位移近于零。 作用于墙背的土压力:一般可按静止土压力算(成都科大:土力与地基) (二)主动土压力
4、(Active lateral earth pressure ) 土推、墙移(或绕墙跟转动) 当滑动面上 时 , 有 (此时密砂土上的墙位移量 。H为挡土墙高;密实粘土上的墙位移量 ) (三)被动土压力(Passive lateral earth pressure ) 墙推土移,墙后土体处于被动极限平衡状态 此时位移量达某一较大量(密砂土 密实粘土 ),2019/3/2,课件,5,结论:墙体位移对土压力影响:图6-6 E0属于弹性状态土压力,可用弹性理论计算; Ea、Ep则属于极限平衡状态土压力,用以抗剪强度 和极限平衡理论为基础的古典郎土压力理论肯土 压力理论和库伦土压力理论计算; ,图6-
5、6 墙体位移与土压力关系曲线,2019/3/2,课件,6,三、影响土压力的因素 The factors of influencing lateral earth pressure (1)挡土墙的高度,结构型式,墙背形状(倾斜、俯斜或垂直)和光滑程度; (2)挡土墙的位移方向(向前、向后、静止不动)和位移量的大小; (3)墙后填土表面的形状(水平、向上倾斜、向下倾斜)及荷载作用情况(集中荷载,均布荷载或任意分布荷载) (4)墙土的物理力学性质,包括填土的容重,包括含水量w,内磨擦角和粘聚力c等。,2019/3/2,课件,7,第二节 静止土压力的计算 6.4 The Calculation of
6、earth pressure at rest,一、静止土压力(earth pressure at rest) 半无限弹性的应力状态,求解 (静止土压力强度),(KPa),2019/3/2,课件,8,二、静止土压力分布及总土压力,The distribution of earth pressure at rest and the total earth pressure,(KN),三、静止土压力系数 (coefficient of earth pressure at rest ) 对于正常固结粘土,一般以 ( /为有效内摩擦角) 砂土的K0值约为0.4 粘土K0 =0.40.8 超固结粘土, K
7、0可能大于1, 由经验公式(6-4)估算。,2019/3/2,课件,9,第三节 朗肯土压力理论 6. 3 Rankines Theory of Earth Pressure,一、基本原理(basic principles),图6-9,6-10,2019/3/2,课件,10,二、水平填土面上的朗肯土压力 The Rankines earth pressure on the level fill surface 假设:(1)墙体为刚性体 (2)墙背垂直,光滑,Consider a semi-infinite mass of soil with a horizontal Surface and ha
8、ving a vertical boundary formed by a smooth wall surface extending to semi-infinite depth, as represented in Fig 6-9. The soil is assumed to be homogeneous (均匀) and isotopic(各向同性). (一)主动土压力(Active earth pressure ) 1无粘性土(none-cohesive soil) C=0,由(5-14),2019/3/2,课件,11,2粘性土(cohesive soil),将,代入,得,(6-7),
9、(6-6),2019/3/2,课件,12,则有(图6-12),令,(6-8),(拉应力区深度),总压力(三角形abc之面积):,作用点位置:,2019/3/2,课件,13,(二)被动土压力(Passive earth pressure ) 1无粘性土 (none-cohesive soil),将,代入,被动土压力系数,合力:,(图6-13),2019/3/2,课件,14,1粘性土 (cohesive soil),同理将,代入,得,合力:,(图6-14),2019/3/2,课件,15,(二)应力法求解无粘性土主动土压力 To calculate the active earth pressure
10、 by stress method,故 ac面上正应力,即为A点,画出与水平成,在座标系上作点,2019/3/2,课件,16,(2)在圆点找E点,(1),(2),由(1)、(2)可求,(3),2019/3/2,课件,17,故B点代表单元体竖直面上应力,即,根据几何关系可推出:,可以看出,当=0时,,简写为,(6-14),(6-15),同理:,(6-19),上述公式适用条件:,2019/3/2,课件,18,例:试用朗肯土压力理论计算主动土压力及其作用点的位置和方向。,方向,取,A,B,解:从A点作竖直线AC, 求出AC上:,计算AB与AC间填土重量:,作用于AB上土压力为 与 的合力,C,201
11、9/3/2,课件,19,作用在墙底以上:,作用方向与水平面夹角,2019/3/2,课件,20,第四节 库伦土压力理论 6.4 Coulombs Theory of Earth Pressure,一、方法要点(outline of the method) (一)库伦公式推导的出发点 The start to deduce Coulombs formula(图6-19) 与朗肯区别:(1)墙背倾角 ,摩擦角 ,填土倾角 ; (2)直接求E。 (二)假设条件(assumption) (1)墙体为刚性体 (2)平面滑裂面假设:AB、BC滑面 (3)刚体滑动假设:楔ABC为刚体 (4)土楔ABC处于极限
12、平衡状态,2019/3/2,课件,21,图6-19,2019/3/2,课件,22,(三)取滑动楔体ABC为隔离体进行受力分析 Take the trial wedge ABC as a separating part to analyse the forces acting on the it,(a)主动状态,(b)被动状态,The forces acting on the soil wedge at failure are:,(1)the weight of the wedge(W) (2)the reaction(E)between the wall and the soil, actin
13、g at angle below the normal; (3)the reaction(R)on the failure plane , acting at angle below the normal;,2019/3/2,课件,23,1作出E、R的方向 2由力三角形,求E、R大小 3求极值,找出真正滑裂面。 二、数解法(mathematics method) (1)楔体重量(取沿墙长度为1m),图6-21,2019/3/2,课件,24,2,2019/3/2,课件,25,式中,为定值,变化范围,, 时,R与W重合 ,,时,无楔形体(AC与AB重合),中间必有最大值,求出最危险的滑裂面和相应的
14、破坏角,2019/3/2,课件,26,代入E求得,土压力强度沿墙高的分布形式:,(6-22),图6-22 库伦土压力强度分布,2019/3/2,课件,27,三、图解法(简介) D 库伦土压力理论: 讨论 的砂土的土压力, 且要求填土面为平面; 当填土为 的粘性土或填土面不是平面,而是任意折线或曲线形状时, 前述库伦理论不能用, 此时可采用图解法。 (一)基本方法 (二)库尔曼图解法,2019/3/2,课件,28,第五节 朗肯理论与库伦理论的比较 6.5 The comparison between Rankines Theory and Coulombs Theory,一、分析方法的异同 si
15、milarities and differences between the two analysis methods 相同(similarities ): 均属于极限平衡状态土压力理论(both belong to the limiting equilibrium state earth pressure Theory ) 不同( differences ) : 朗肯:一点的应力状态极限平衡竖直面 土压强 总土压力 或 (极限 应力法)应用受限制,2019/3/2,课件,29,库仑:整体极限平衡静力平衡条件总土压力 或 (滑动楔体法) 二、适用范围(Application scopes) (一)坦墙的土压力计算 The earth pressure calculation of flat retaining wall,1什么是坦墙(flat retaining wall) 出现第二滑裂面之挡土墙 讨论: (1)ABC尚未处于极限平衡状态 视为墙体的一部分 (2) 应为 与 之合力,图6-28 坦墙与第二滑裂面,2019/3/2,课件,30,(3)产生第二滑裂面的条件,若,则,则,根据库伦理论,第一滑裂 面倾角 作用于BC上的库伦土压力 可求 故作用于AC上的总土压力可求,C,D,图6-29 坦墙的土压力计算,