擋土結(jié)構(gòu)物及土壓力講義PPT80

土壓力計算排水管排水孔混凝土墻土工織物反濾砂礫石料第二章?lián)跬翂?/p>

Retainingwall土壓力Earthpressure土壓力Earthpressure土2.1概述2.2靜止土壓力計計算2.3朗肯(Rankine)土壓力理論2.4庫侖(Coulomb)土壓力理論2.5土壓力問題的的討論2.6工程中擋土墻墻的土壓力計計算本章目錄§2.1概述什么是擋土結(jié)結(jié)構(gòu)物Retainingstructure什么是土壓力力Earthpressure影響土壓力的的因素一、擋土結(jié)結(jié)構(gòu)物（擋土土墻）及土壓壓力擋土結(jié)構(gòu)物：用來支撐天天然或人工斜斜坡不致坍塌塌以保持土體體穩(wěn)定性，或或使部分側(cè)向向荷載傳遞分分散到填土上上的一種結(jié)構(gòu)構(gòu)物?！?.1概述支撐天然斜坡E拱橋橋臺E擋土墻上的土土壓力：由于土體自自重、土上荷荷載或結(jié)構(gòu)物物的側(cè)向擠壓壓作用，擋土土結(jié)構(gòu)物所承承受的來自墻墻后填土的側(cè)側(cè)向壓力。擋土墻類型（（按剛度及位位移方式）:剛性擋土墻柔性擋土墻錨桿板樁板樁變形§2.1概述剛性擋土墻：：本身變形極小小，只能發(fā)生生整體位移重力式懸臂式扶壁式

錨拉式§2.1概述Rigidwall支撐天然斜坡E地下室側(cè)墻E填土E填土堤岸擋土墻拱橋橋臺E§2.1概述擋土墻－漿砌砌塊石§2.1概述護坡樁形成的的擋土結(jié)構(gòu)§2.1概述土工格柵加筋筋建成5～6.5m高的加筋擋土土墻§2.1概述§2.1概述加筋土擋墻§2.1概述§2.1概述§2.1概述§2.1概述柔性擋土墻：：本身會發(fā)生變變形，墻上土土壓力分布形形式復(fù)雜錨桿板樁板樁變形板樁上土壓力實測計算板樁錨桿基坑支撐上的土壓力變形土壓力分布§2.1概述本部分要討論論的中心問題題剛性擋土墻上的土壓力性性質(zhì)及土壓力力計算，包括括土壓力的大大小、方向、、分布及合力力作用點?！?.1概述3.被動土壓力（Passiveearthpressure)二、土壓力力的種類1.靜止土壓力（Earthpressureatrest)2.主動土壓力（Activeearthpressure)巖石拱橋橋臺§2.1概述墻體位移與土土壓力類型§2.1概述靜止土壓力H+-=H土壓力EEpE0Ea-H1~5%1~5%0d=D/H=0地下室E=E0地下室側(cè)墻E填土§2.1概述主動土壓力墻體外移，土壓力逐漸減小，當(dāng)土體破壞，達(dá)到極限平衡狀態(tài)態(tài)時所對應(yīng)的土土壓力(最小)EH+土壓力EEpE0Ea-H=H1~5%1~5%0§2.1概述被動土壓力墻體內(nèi)移，土壓力逐漸增大，當(dāng)土體破壞，達(dá)到極限平衡狀態(tài)態(tài)時所對應(yīng)的土土壓力(最大)土壓力EEpE0Ea-H=H1~5%1~5%0-§2.1概述§2.2靜止土壓力計計算靜止土壓力墻體不發(fā)生任任何位移=0相當(dāng)于天然地地基土的應(yīng)力力狀態(tài)（側(cè)限限狀態(tài)）——k0應(yīng)力狀態(tài)嵌巖的擋土墻地下室§2.2靜止土壓力計計算svsvshp0=shzK0:靜止土壓力系系數(shù)對于側(cè)限應(yīng)力力狀態(tài)，理論論上：K0=n/(1-n)對于砂土、正正常固結(jié)粘土土由于土的n很難確定，K0常用經(jīng)驗公式式計算靜止土壓力計計算HzE0總靜止土壓力力§2.2靜止土壓力計計算形心1/3H2若墻后填土中中有地下水，，則計算靜止止土壓力時，，水中土的重重度應(yīng)取浮重度§2.2靜止土壓力計計算§2.3朗肯土壓力理理論1朗肯極限平衡衡應(yīng)力狀態(tài)自重應(yīng)力作用用下，半無限限土體內(nèi)各點點的應(yīng)力從彈彈性平衡狀態(tài)態(tài)發(fā)展為極限限平衡狀態(tài)的的情況。3fv=zK0v主動極限平衡衡應(yīng)力狀態(tài)s1s345+f/21fv=zK0v被動極限平衡衡應(yīng)力狀態(tài)§2.3朗肯土壓力理理論s1s3s3s145-f/22朗肯土壓力計計算假定：墻背垂直光滑滑，填土表面面水平Hsvsh于是：sv、sh為主應(yīng)力，且sv=zz§2.3朗肯土土壓力力理論論朗肯主主動土土壓力力計算算－填土為為無粘性性土（（砂土土）s145+f/2豎向應(yīng)應(yīng)力為為大主主應(yīng)力力水平向向應(yīng)力力為小小主應(yīng)應(yīng)力無粘性性土的的極限限平衡衡條件件z于是：：主動土土壓力力強度度pa=3fv=zK0vpa=s3§2.3朗肯土土壓力力理論論s145+f/2pa=s3z主動土土壓力力強度度－朗肯主主動土土壓力力系數(shù)數(shù)總主動動土壓壓力§2.3朗肯土土壓力力理論論朗肯主主動土土壓力力計算算－填土為為無粘性性土（（砂土土）朗肯主主動土土壓力力計算算－填土為為粘性土土豎向應(yīng)應(yīng)力為為大主主應(yīng)力力水平向向應(yīng)力力為小小主應(yīng)應(yīng)力粘性土土的極極限平平衡條條件于是：：主動土土壓力力強度度pa=3fv=zK0v§2.3朗肯土土壓力力理論論主動土土壓力力強度度－朗肯主主動土土壓力力系數(shù)數(shù)負(fù)號45+f/2z0－z0z>z0z<z0§2.3朗肯土土壓力力理論論朗肯主主動土土壓力力計算算－填土為為粘性土土HEa總主動動土壓壓力－z0§2.3朗肯土土壓力力理論論朗肯主主動土土壓力力計算算－填土為為粘性土土例題朗肯被動土壓力力計算算－填土為為無粘粘性土土（砂砂土））豎向應(yīng)應(yīng)力為為小主主應(yīng)力力水平向向應(yīng)力力為大大主應(yīng)應(yīng)力45-f/2無粘性性土的的極限限平衡衡條件件于是：：被動土土壓力力強度度pp=1fv=zK0vpp=s1s3z§2.3朗肯土土壓力力理論論45-f/2pp=s1s3z被動土土壓力力強度度－朗肯被被動土土壓力力系數(shù)數(shù)總被動動土壓壓力§2.3朗肯土土壓力力理論論朗肯被動土壓力力計算算－填土為為無粘粘性土土（砂砂土））朗肯被動土土壓力力計算－填土為為粘性土土豎向應(yīng)應(yīng)力為為小主主應(yīng)力力水平向向應(yīng)力力為大大主應(yīng)應(yīng)力粘性土土的極極限平平衡條條件于是：：被動土土壓力力強度度pp=1fv=zK0v§2.3朗肯土土壓力力理論論朗肯被動土土壓力力計算－填土為為粘性土土被動土土壓力力強度度－朗肯被被動土土壓力力系數(shù)數(shù)正號EpH總被動動土壓壓力§2.3朗肯土土壓力力理論論小結(jié)：：朗肯肯土壓壓力理理論墻背垂垂直光光滑主動和和被動動極限平平衡條條件砂土和和粘性性土1fv=zK0vs1s345-f/245+f/23fs1s3§2.3朗肯土土壓力力理論論粘性土土的主主動土土壓力力HEa不支護護直立立開挖挖的最最大深深度－z0§2.3朗肯土土壓力力理論論主動土土壓力力系數(shù)數(shù)被動土土壓力力系數(shù)數(shù)靜止土土壓力力系數(shù)數(shù)§2.3朗肯土土壓力力理論論§2.4庫侖土土壓力力理論論墻背傾傾斜、、粗糙糙、填填土傾傾斜時時？庫侖土土壓力力理論論庫侖C.A.Coulomb(1736-1806)墻背傾傾斜，，具有有傾角角墻背粗粗糙，，與填填土摩摩擦角角為填土表表面有有傾角角出發(fā)點點：平面滑滑裂面面假設(shè)設(shè)：滑裂面面為平平面假設(shè)條條件：：剛體滑滑動假假設(shè)：：破壞土土楔為為剛體體，滑動楔楔體整整體處處于極極限平平衡狀狀態(tài)§2.4庫侖土土壓力力理論論ACHB無粘性性土的的主動動土壓壓力WER－WRE-=90--、E§2.4庫侖土土壓力力理論論EEa－庫侖主主動土土壓力力系數(shù)數(shù)Ea特例：：===0，即墻墻背垂垂直光光滑，，填土土表面面水平平時，，與朗朗肯理理論等等價土壓力分分布：三角形分分布§2.4庫侖土壓壓力理論論ABCH無粘性土土的被動動土壓力力WRE+=90+-、EWER§2.4庫侖土壓壓力理論論EEp－庫侖被動動土壓力力系數(shù)土壓力分分布：三角形分分布§2.4庫侖土壓壓力理論論圖解法——當(dāng)填土土表面不不是平面面時§2.4庫侖土壓壓力理論論庫爾曼（（Culmann）圖解法法W方向Ea方向=90--§2.4庫侖土壓壓力理論論粘性填土土的土壓壓力W中包括BCDE§2.4庫侖土壓壓力理論論§2.5土壓力問問題的討討論1、分析方方法E朗肯理論庫侖理論土體內(nèi)各點均處于極限平衡狀態(tài)：極限應(yīng)力法剛性楔體，滑面上處于極限平衡狀態(tài)：滑動楔體法先求土壓力強度p先求總土壓力E極限平衡衡狀態(tài)兩種土壓壓力理論論的比較較§2.5土壓力問問題的討討論朗肯理論庫侖理論

墻背條件墻背光滑豎直

墻背可以是傾斜粗糙的

填土條件填土水平填土表面為水平或者傾斜的E2、應(yīng)用條條件3計算誤差差——朗肯土壓壓力理論論WREa'Ea實際0WREpEp'主動土壓壓力偏大被動土壓壓力偏小§2.5土壓力問問題的討討論3計算誤差差——庫侖土壓壓力理論論實際滑裂裂面不一一定是平平面主動土壓壓力偏小被動土壓壓力偏大滑動面滑動面主動土壓壓力搜索索得到的的不一定定是最大大值被動土壓壓力搜索索得到的的不一定定是最小小值§2.5土壓力問問題的討討論對于無粘粘性土，，朗肯理理論由于于忽略了了墻背面面的摩擦擦影響，，計算的的主動土土壓力偏偏大，用用庫倫理理論則比比較符合合實際。。但是，，在工程程設(shè)計中中由于考考慮到朗朗肯計算算公式簡簡便，誤誤差偏于于安全方方面，常常用朗肯肯計算。。對于有粘粘聚力的的粘性填填土，用用朗肯土土壓力公公式可以以直接計計算，用用庫侖理理論卻不不能計算算，往往往用折減減內(nèi)摩擦擦角的辦辦法考慮慮粘聚力力的影響響，誤差差可能較較大。計算被動動土壓力力用假定定平面破破壞面的的庫侖理理論，誤誤差太大大，用朗朗肯理論論計算，，誤差相相對小一一些，但但也是偏偏大的。。在實際工工程問題題中，土土壓力計計算是比比較復(fù)雜雜的。計算誤差差——結(jié)論工程中使使用被動動土壓力力較少。。因為所所需相對對位移太太大§2.5土壓力問問題的討討論三種典型型土壓力力在實際際工程中中的應(yīng)用用對于一般般的擋土土墻，土土壓力通通常都可可按主動動土壓力計算。。對于直接接澆注在在基巖上上的擋土土墻在設(shè)設(shè)計中常常將主動土壓力力增大25％作為計計算的土土壓力，，如圖所所示。填土土壓實，，土壓力力將增大大，甚至至可能超超過靜止土壓力力。被動土壓壓力發(fā)生生在墻向向填土方方向的位位移比較較大的情況，要要求位移移量達(dá)到到墻高的的0.02到0.05。這樣大的位移移是工程程中所不不允許的的。因此此，在驗驗算擋土墻的穩(wěn)穩(wěn)定性時時，不能能全部采采用被動動土壓力力的數(shù)值，通常常取其30％。§2.5土壓力問問題的討討論擋土墻位位移對土土壓力的的影響若墻的下下端不動動，上端端向外移移動，壓壓力為直直線分布布，總應(yīng)應(yīng)力作用用在墻底底面上H/3處，如圖圖(a)所示。當(dāng)當(dāng)上端的的移動達(dá)達(dá)到相當(dāng)當(dāng)數(shù)值時時，填土土發(fā)生破破壞，此此時作用用在墻上上的土壓壓力為主主動土壓壓力。若墻的上上端不動動下端向向外移動動時，位位移的大大小不能能使填土土發(fā)生主主動破壞壞，壓力力為曲線線分布。?？倯?yīng)力力作用在在墻底面面以上H/2處，如圖圖（b）所示。。若墻的上上端和下下端都向向外移動動，位移移的大小小未使填填土發(fā)生生主動破破壞，壓壓力也是是曲線分分布，如如圖（c）所示，，總應(yīng)力力作用在在H/2附近。當(dāng)當(dāng)位移超超過圖（（a）上端轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動所發(fā)發(fā)生的主主動破壞壞的位移移時，填填土中也也將發(fā)生生主動破破壞，壓壓力成為為直線分分布，壓壓力作用用點降至至H/3處。§2.5土壓力問問題的討討論§2.6工程中擋擋土墻的的土壓力力計算－幾種常常見的土土壓力計計算1.填土上有有荷載2.成層填土土情況3.填土中有有水4.坦墻5.折線墻背背面上的的土壓力力6.開挖情況況下的土土壓力7.地震時的的土壓力力§2.6幾種常見見的主動動土壓力力計算1填土上有有荷載s145+f/2pa=3fv=z+qK0vzpa=s3q朗肯土壓壓力理論論1填土上有有荷載庫侖土壓壓力理論論§2.6幾種常見見的主動動土壓力力計算局部荷載載——朗肯理論論§2.6幾種常見見的主動動土壓力力計算局部荷載載——庫侖理論論WERqWREaEaQ§2.6幾種常見見的主動動土壓力力計算2成層填土土情況g1f1c1g2f2c2H1H2§2.6幾種常見見的主動動土壓力力計算f2<f1f2>f1c1=c2=0時g2f2H1H2g1f1f1=f2時g2>g1g2<g1g1=g2時§2.6幾種常見見的主動動土壓力力計算c1=0c2>0c1>0c2=0c1、c2不為0時g2

f2

H1H2g1

f1

g1=g2f2=f1時§2.6幾種常見見的主動動土壓力力計算H1H23填土中有有水水下部分分用浮容容重土壓力土壓力水壓力靜水情況況水壓力§2.6幾種常見見的主動動土壓力力計算4坦墻a>acr=45o-f/2(1)垂直于假假設(shè)墻面面CD上主動土土壓力Ea=1/2KaH2(2)作用在真真實墻面面AC上的土壓壓力WEa′Ea第一滑裂裂面第二滑裂裂面WEa′§2.6幾種常見見的主動動土壓力力計算crEa′W§2.6幾種常見見的主動動土壓力力計算5折線墻背背面上的的土壓力力Ea1dEa2+CABDADCB小擋土墻墻土壓力力假設(shè)完整整擋土墻墻土壓力力的一部部分§2.6幾種常見見的主動動土壓力力計算6開挖情況況的土壓壓力在天然地地基、天天然土坡坡及老填填土中開開挖，然然后建造造擋土墻墻，若開開挖面較較陡，墻墻后填土土受到限限制而不不可能出出現(xiàn)庫侖侖理論的的破壞面面時，則則不能用用前述公公式計算算作用在在墻背上上的土壓壓力。如如左圖所所示，應(yīng)應(yīng)當(dāng)考慮慮開挖線線內(nèi)滑動動土體的的平衡條條件，用用力矢三三角形圖圖解法求求解作用用在墻背背上的土土壓力，，還要再再假定填填土性質(zhì)質(zhì)與開挖挖線以下下的老土土性質(zhì)相相同，用用前述公公式計算算作用在在墻背上上的土壓壓力，取取這