第二講-作用于支護結(jié)構(gòu)的荷載課件

第二章作用于支護結(jié)構(gòu)的荷載一、荷載分類荷載分類永久荷載：土體自重、土壓力可變荷載：汽車、吊車、堆載偶然荷載：地震力、爆炸力、撞擊力1.荷載分類第二章作用于支護結(jié)構(gòu)的荷載一、荷載分類荷載分類永久荷載：12.作用于支護結(jié)構(gòu)上的荷載作用于支護結(jié)構(gòu)的荷載土壓力建筑物、結(jié)構(gòu)物荷載支護結(jié)構(gòu)為主體一部分，考慮地震力水壓力施工荷載溫度引起的附加荷載3.基坑設(shè)計基本要求（1）承載能力極限狀態(tài)：支護結(jié)構(gòu)達到最大承載能力或土體失穩(wěn)、過大變形導致支護結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境破壞。（2）正常使用極限狀態(tài)：支護結(jié)構(gòu)的變形妨礙地下結(jié)構(gòu)施工，或者影響周邊環(huán)境的正常使用功能。

支護結(jié)構(gòu)均應進行承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計計算，一級基坑和對變形有限定的二級基坑，還要進行支護結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的變形計算。2.作用于支護結(jié)構(gòu)上的荷載作用于支護結(jié)構(gòu)的荷載土壓力建筑物、2二、土壓力建筑物填土擋土墻地下室地下室外墻橋臺道路擋土墻二、土壓力建筑物填土擋土墻地下室地下室橋臺道路擋土墻3主動土壓力和被動土壓力的產(chǎn)生，前提條件是支護結(jié)構(gòu)存在位移；當支護結(jié)構(gòu)沒有位移時，則土對支護結(jié)構(gòu)的壓力為靜止土壓力。土壓力的分布與支點的設(shè)置及其數(shù)量都有關(guān)系；懸臂支護樁土壓力的實測值與按朗肯公式計算值的對比，非挖土側(cè)實測土壓力小于朗肯主動土壓力，即計算結(jié)果偏大。土的內(nèi)聚力C、內(nèi)摩擦角φ值可根據(jù)下列規(guī)定適當調(diào)整：在井點降低地下水范圍內(nèi)，當?shù)孛嬗信潘头罎B措施時，φ值可提高20%；在井點降水土體固結(jié)的條件下，可考慮土與支護結(jié)構(gòu)間側(cè)摩阻力影響，將土的內(nèi)聚力c提高20%。

主動土壓力和被動土壓力的產(chǎn)生，前提條件是支護結(jié)構(gòu)存在位移；41.靜止土壓力z地下室外墻—靜止土壓力強度（kN/m2)（經(jīng)驗公式）靜止土壓力合力大小HP0(kN/m)H/3三角形形心處，距底面H/3處或查表K0

—靜止土壓力系數(shù)作用點位置1.靜止土壓力z地下室—靜止土壓力強度（kN/m2)（經(jīng)驗公52.主動土壓力（無粘性土）zHPaH/3墻體移動方向（離開土體）Ka—主動土壓力系數(shù)，Ka<K0三角形形心處，距底面H/3處方向水平作用點位置主動土壓力合力大小2.主動土壓力（無粘性土）zHPaH/3墻體移動方向（離開土63.被動土壓力（無粘性土）zHPpH/3墻體移動方向（擠壓土體）Kp—被動土壓力系數(shù)。Ka<K0<Kp三角形形心處，距底面H/3處方向水平作用點位置被動土壓力合力大小3.被動土壓力（無粘性土）zHPpH/3墻體移動方向（擠壓土74.主動土壓力、被動土壓力、靜止土壓力關(guān)系土壓力P位移PaP0PpPa<P0<Pp4.主動土壓力、被動土壓力、靜止土壓力關(guān)系土壓力P位移PaP85.朗肯土壓力理論

假設(shè)：

墻背垂直、光滑、墻后填土水平。5.朗肯土壓力理論假設(shè)：墻背垂直、光滑、墻后填土水9主動土壓力強度主動土壓力系數(shù)被動土壓力強度被動土壓力系數(shù)極限平衡條件（1）主動土壓力主動土壓力強度主動土壓力系數(shù)被動土壓力強度被動土壓力系數(shù)極限10Hp0ABA點B點如果p0=0A點B點位于如果C=0(無粘性土）A點B點PaPa土壓力合力Pa壓力圖形面積（三角形或梯形）P0=0時均質(zhì)土Hp0ABA點B點如果p0=0A點B點位于如果C=11成層土P0BCH1H2A主動土壓力合力？成層土P0BCH1H2A主動土壓力合力？12墻后填土有地下水BCH1H2Az0土壓力合力壓力圖形面積水壓力合力排水口墻后填土有地下水BCH1H2Az0土壓力合力壓力圖形面積水壓13已知條件如圖求：作用在墻上的主動土壓力Pa0.546m4.2Pa1.82例題已知條件如圖求：作用在墻上的主動土壓力Pa0.546m4.214解：主動土壓力合力Pa作用點：方向：水平例題解：主動土壓力合力Pa作用點：方向：水平例題15（2）被動土壓力Hp0ABA點B點如果p0=0A點B點如果C=0(無粘性土）A點B點PpPp土壓力合力Pp土壓力方向水平土壓力作用點土壓力分布圖形形心壓力圖形面積（三角形或梯形）（2）被動土壓力Hp0ABA點B點如果p0=0A點B點如166.庫倫土壓力（1）思路：（2）假定把墻后達到極限平衡的滑動土楔體視為剛體，從滑動土楔體的靜力平衡條件得出土壓力理論。（1）填土無粘性(C=0)（2）滑動面為一通過墻踵的平面6.庫倫土壓力（1）思路：（2）假定把墻后達到極限平17（3）主動土壓力Pa（屬平面應變問題，取1m長分析）ABC—破壞面與水平面的夾角WP—墻土間摩擦角，也稱為外摩擦角—土的內(nèi)摩擦角—填土坡角W土楔體自重W，大小、方向已知RR破壞面BC上的反力R，大小未知，方向已知P土壓力P，大小未知，方向已知—墻背傾角（3）主動土壓力Pa（屬平面應變問題，取1m長分析）ABC—18WRP由正弦定理ABCWPRDH由正弦定理WRP由正弦定理ABCWPRDH由正弦定理19WRPABCWPRD即其中是假設(shè)的滑動面與水平面的夾角HWRPABCWPRD即其中是假設(shè)的滑動面與水平面的夾角H20求極值，令求出破壞角代入上式得即土壓力強度（沿墻高）三角形分布求極值，令求出破壞角代入上式得即土壓力強度（沿墻高）三角形分21（2）被動土壓力PpABCWPRABCWPRWPR得若與朗肯公式相同（2）被動土壓力PpABCWPRABCWPRWPR得若與朗肯22朗肯土壓力理論：根據(jù)半無限彈性體的極限平衡條件求出土壓力因此，假定墻背垂直、光滑、墻后填土水平

因不計墻土間摩阻力，求得的Pa偏大，這在擋土墻設(shè)計中是偏于安全的，求得的Pp偏小，這在橋臺設(shè)計中也是偏于安全的。朗肯土壓力理論：根據(jù)半無限彈性體的極限平衡條件求出土壓力因此23庫侖土壓力理論：根據(jù)墻后土楔體的極限平衡條件求出土壓力因此，墻背可以不垂直、不光滑、墻后填土不水平但因假定破壞面是平面，與實際的曲面有出入。通常，計算主動土壓力誤差在2~10%，滿足工程所需的精度要求；但被動土壓力計算結(jié)果誤差較大。并且，上面的公式只適用于無粘性土。庫侖土壓力理論：根據(jù)墻后土楔體的極限平衡條件求出土壓力因此，24三、特殊情況下土壓力的計算1、地面局部荷載（1）集中荷載按布辛奈斯克解：Spangler修正解：三、特殊情況下土壓力的計算1、地面局部荷載Spangler修25（2）線荷載按布辛奈斯克解：實測修正解：（2）線荷載實測修正解：26近似解：近似解：27（3）條形荷載按太沙基公式修正解：朗肯近似解：（3）條形荷載朗肯近似解：28地面附加荷載傳至n層土底面的豎向荷載qn（1）地面滿布均布荷載q0時，任何土層底面處：（2）離開擋土結(jié)構(gòu)距離為a時地面附加荷載傳至n層土底面的豎向荷載qn（1）地面滿布均布荷29(3)作用在面積為與擋土結(jié)構(gòu)平行）的地面荷載，離開擋土結(jié)構(gòu)距離時。(3)作用在面積為與擋土結(jié)構(gòu)平行）的地面30四、水壓力水壓力，主要根據(jù)土質(zhì)情況確定如何考慮水壓力的問題。對于粘性土，土壤的透水性較差，此粘性土產(chǎn)生的側(cè)向壓力可采用水土合算的方法，即側(cè)壓力為相應深度處豎向土壓力與水壓力之和乘以側(cè)壓力系數(shù)。對于砂性土，采用水土分算，即側(cè)壓力為相應深度處豎向土壓力乘以側(cè)壓力系數(shù)與該深度處水壓力之和。四、水壓力水壓力，主要根據(jù)土質(zhì)情況確定如何考慮水壓力的問題31對比砂土簡化計算，將