几种常见情况下的土压力计算
土主动被动土压力概念及计算公式
土主动被动土压力概念及计算公式
土的压力是指土体对其周围物体或结构物体施加的力。
土的压力分为主动土压力和被动土压力两种。
1.主动土压力
主动土压力指土层在墙体或结构物体前方对其施加的力,是由土体的重力和颗粒间的水平摩擦力共同作用引起的。
主动土压力的大小与土体的性质、土层的厚度、土的重度、斜坡角度等因素有关。
主动土压力可以通过考虑土体内部的粒子间摩擦力来计算。
根据库仑公式,主动土压力可以表达为:
Pa=1/2*γ*H^2*Ka
其中:
Pa为主动土压力;
γ为土的密度;
H为土层高度;
Ka为主动土压力系数,取决于土的内摩擦角。
2.被动土压力
被动土压力是指土层在支撑墙体或结构物体后方对其施加的力,是由土体的重力和侧向土压力共同作用引起的。
被动土压力的大小与土体的性质、土层的厚度、土的重度、墙体后方支撑方式等因素有关。
被动土压力可以通过计算土体内的剪切力来得到。
根据库仑公式,被动土压力可以表达为:
Pp=1/2*γ*H^2*Kp
其中:
Pp为被动土压力;
γ为土的密度;
H为土层高度;
Kp为被动土压力系数,取决于土的内摩擦角。
在实际计算中,土压力的计算还需要考虑地下水位、土壤表面粗糙度等因素,以及应力分布的影响等。
因此,对于复杂情况下的土压力计算,还需要考虑其他参数和方法。
总结:土的压力包括主动土压力和被动土压力。
主动土压力是土层在墙体或结构物体前方对其施加的力,可以通过考虑土体内部的粒子间摩擦力来计算;被动土压力是土层在支撑墙体或结构物体后方对其施加的力,可以通过计算土体内的剪切力来得到。
《土力学》教程 6 土压力计算
《土力学》教程 6 土压力计算
在土力学中,土压力是指土壤对结构或者潜孔壁的压力。
它的计算在工程设计和施工过程中非常重要。
下面是关于土压力计算的几个重要方面:
1. 土压力类型:
根据土体排列方向,土压力可分为垂直于墙面的压力(横向土压力)和平行于墙面的压力(竖向土压力)。
2. 土体受力情况:
土壤对墙面的压力主要是由于土壤重力和土壤内部摩擦力等因素引起的。
如果土壤是干燥的,那么对墙面的压力就主要受到土重力作用。
如果土壤是湿润的,则需要考虑土壤内部摩擦力对墙面的影响。
3. 土体参数的确定:
在计算土压力时需要先确定土壤的内部摩擦角和土壤的内摩擦系数。
这些参数通常可以通过计算土壤试验或者实验室试验来确定。
4. 土压力的计算公式:
在计算垂直于墙面的压力(横向土压力)时,可以使用库伦(Coulomb)公式:
P = KaγH^2/2
其中,“P”表示土压力,“Ka”表示土体活动系数,“γ”表示土体单位重量,“H”表示土体高度。
在计算平行于墙面的压力(竖向土压力)时,可以使用排土曲线法或者排土公式来计算。
排土公式中主要包括:卡苏戈(Katsugo)公式,里米曼(Remmingan)公式等。
以上就是土压力计算的一些重要方面,通过正确使用公式和参数可以实现更准确的土压力计算,在土木工程中确保结构和基础的稳定性和可靠性。
土力学第七章土压力计算
土力学第七章土压力计算土力学是研究土体在外力作用下的力学性质与变形规律的学科。
而土压力是指土体受到外界施加的压力作用时所产生的抗力。
在土力学中,土压力计算是一个非常重要的内容,它涉及到土体在各种条件下的力学行为与变形。
本文将介绍土压力计算的相关知识。
土压力的计算一般分为两种情况,分别是水平荷载下的土压力和垂直荷载下的土压力。
对于水平荷载下的土压力,可以根据库仑理论进行计算。
库仑理论认为,土体受到的水平荷载越大,土体的抗力越大。
根据库仑理论,可以计算出土体单位面积上的土体水平抗力Fh,公式如下:Fh=Ka*γ*H*H/2其中,Fh为土体单位面积上的土体水平抗力,Ka为估计参数,γ为土体的体积重力,H为土面到超载面的水平距离。
对于垂直荷载下的土压力,可以根据黑力塔法进行计算。
黑力塔法认为,土体受到的垂直荷载越大,土体的抗力越大。
根据黑力塔法,可以计算出土体单位面积上的土体垂直抗力Fv,公式如下:Fv=γ*H*Kp其中,Fv为土体单位面积上的土体垂直抗力,γ为土体的体积重力,H为土面到超载面的垂直距离,Kp为垂直荷载的系数。
在实际的土压力计算中,需要考虑到土体的压缩性、土体的内摩擦角、土体的孔隙水压力等因素。
通过考虑这些因素的影响,可以更准确地计算出土体的压力。
此外,还可以根据实际工程的情况,选择适当的数值方法进行土压力计算,如有限差分法、有限元法等。
总结起来,土压力计算是土力学中的一个重要内容,它涉及到土体在各种条件下的力学行为与变形。
通过库仑理论和黑力塔法等方法,可以计算出土体单位面积上的土体水平抗力和垂直抗力。
在实际的土压力计算中,需要考虑到土体的压缩性、内摩擦角、孔隙水压力等因素,选择适当的数值方法进行计算。
希望本文对土压力计算的理解有所帮助。
45几种常见情况下的土压力计算
h'
H1
q
A
Ea1
假想分界面 C
土层分界面
Ea2
2
B
paA
paC上 paC下
paB
H2
图7-20 分层填土的主动土压力
上列式中的h’可计算求得。
在计算第二层土的土压力时,将第一层土的重力连同外
面积,即
Pa
H ( 1
2
H
h) K a
(5.20)
其作用位置在墙背上相当于梯形面积形心的高度处,作
用线与墙背法线成角。
4.5.3 墙后填土分层
1)、墙背竖直、填土表面水平:
第一层按均质土计算:
求第二层时将第 一层按重度换算(看 成q),即:
当量土层厚度
h1
r1h1 r2
则 a1 2c1 ka1
每层土的土压力合力的大小等于该层压力分布图的面积作用点在墙背上相应于各层压力图的形心高度位置方向与墙背法线成如果工程中对计算精度的要求不高在计算分层土的土压力时也可将各层土的重度和内摩擦角按土层厚度加权平均然后近似地把土体当作均质土求土压力系数并计算土压力
4.5 几种常见情况下的土压力计算
问题提出
4.5.1 粘性土应用库仑土压力
Pa4
G ψ G3G4
Pa1
G2
ψ φ -φ
A
M
粘性填土的土压力:
CG
z0 C
Pa
Ra
C C
Ra
G Pa
粘性填土的土压力:
4.5.2 填土面有均布荷载 1)、连续均布荷载 (1)、墙背竖直、填土表面水平:
主动土压力计算公式
主动土压力计算公式
土体的主动土压力是土体对墙体施加的垂直压力,其大小取决于土体
的物理性质、土体与墙体的摩擦力以及土体的压缩性能等因素。
常见的土
压力计算公式有三种:库伦横向应力理论、孔隙压力理论和相对密度法。
1.库伦横向应力理论
库伦横向应力理论是根据土体内部的剪切力来计算土压力的一种方法。
根据该理论,土压力可以表示为:
P=KγH
其中,P为土压力(kN/m²),K为土的侧向压缩系数,γ为土的干
重单位体积重量(kN/m³),H为土压高度(m)。
在实际工程中,根据土壤的性质可以根据经验值选择K值,对于一般
情况下。
2.孔隙压力理论
孔隙压力理论是根据土体内水平荷载产生的孔隙水压力来计算土压力
的方法。
根据该理论,土压力可以表示为:
P=Kσ
其中,P为土压力(kN/m²),K为孔隙系数,σ为土体的有效应力(kN/m²)。
3.相对密度法
相对密度法是根据土体的相对密度来计算土压力的方法。
根据该方法,土压力可以表示为传统活动土侧压力的一半,即:
P=0.5Kσ
其中,P为土压力(kN/m²),K为孔隙系数,σ为土体的有效应力(kN/m²)。
需要注意的是,以上土压力计算公式都是基于一定的假设和实验数据,实际工程中还需要根据具体情况进行修正。
另外,对于复杂的土体情况,
需要进行现场试验和精确计算,以得到更准确的土压力值。
土体主动被动土压力概念及计算公式
土体主动被动土压力概念及计算公式土体主动、被动土压力是土力学中常用的概念。
土体主动土压力指土体对支撑结构施加的压力,而被动土压力指支撑结构对土体施加的压力。
在土木工程设计和施工过程中,准确计算土体主动、被动土压力是保证结构安全和经济的关键。
首先,我们来讨论土体主动土压力。
土体主动土压力是土体对支撑结构施加的水平压力,通常被描述为土体在一定深度下的水平压力或水平力矩。
主动土压力的大小取决于土体的性质、土体参数以及土体与支撑结构之间的摩擦力。
常用的主动土压力计算公式有以下几种:1.集中力法集中力法是最常用的计算土体主动土压力的方法之一、该方法假设土体的压力是一个合力作用在支撑结构上,在计算时通常使用Coulomb公式:F=Ka*γ*H^2/2其中,F是土体对支撑结构施加的水平力,Ka是活动土压力系数,γ是土体的重度,H是土体的深度。
Ka的数值通常根据土体的稳定性和内摩擦角确定,可以通过试验和经验公式得到。
2.力均衡法力均衡法是另一种常用的计算土体主动土压力的方法。
该方法利用支撑结构处的力均衡条件,将土体的压力视为一个三角形分布,计算土体压力的大小以及作用点的位置。
土体主动土压力的计算公式可以根据具体情况进行修正和优化,例如考虑土体的非饱和状态、土壤侧向变形等因素。
接下来,我们来讨论土体被动土压力。
土体被动土压力是支撑结构对土体施加的水平压力,主要由支撑结构的刚度和应变引起。
当土体受到施加压力时,土体会发生侧向变形,从而形成被动土压力。
被动土压力的大小取决于支撑结构的刚度和土体的性质。
常用的被动土压力计算公式有以下几种:1. Rankine公式Rankine公式是最常用的计算土体被动土压力的方法之一、该方法假设土体的压力是一个合力作用在土体底部,在计算时通常使用以下公式:F=KP*γ*H其中,F是支撑结构对土体施加的水平力,KP是被动土压力系数,γ是土体的重度,H是土体的深度。
KP的数值通常根据土体的稳定性和内摩擦角确定,可以通过试验和经验公式得到。
几种常见情况下的主动土压力计算
几种常见情况下的主动土压力计算在土力学中,主动土压力是指土体对于结构物或者地下工程施加的水平方向的力。
主动土压力的计算对于结构物的设计和地下工程的施工具有重要意义。
以下是几种常见情况下的主动土压力计算方法。
1. Rankine理论Rankine理论是最常用的土压力计算方法之一,适用于无摩擦或仅有较小摩擦角的土壤。
根据Rankine理论,主动土压力的计算公式如下:Ka = (1-sinφ) / (1+sinφ)P=Ka*γ*H^2其中,Ka为土壤的活动系数,φ为土壤的内摩擦角,γ为土壤的重度,H为土壤的高度。
这个理论假设土壤在主动状态下形成一个楔形,压力分布为一个三角形。
但是Rankine理论忽略了土壤内部的摩擦力和土壤的非饱和状态。
2. Coulomb理论Coulomb理论考虑了土壤内部的摩擦力,并将土壤看作是由粘聚力和摩擦力组成的。
主动土压力的计算公式如下:Ka = tan^2(45 - φ/2)P=Ka*γ*H^2其中,φ为土壤的内摩擦角。
Coulomb理论适用于存在较大摩擦角的土壤和土壤受较大应力影响的情况。
但是这个理论忽略了土壤的非饱和状态和应用于非粘聚土的情况。
3.基坑支护中的主动土压力在基坑支护中,土壤会对基坑的支护结构施加水平方向的压力。
主动土压力的计算需要考虑支护结构的刚度和支护结构与土壤之间的摩擦力。
主动土压力的计算可以根据斜坡平衡原理进行,即土壤的自重力、支护结构的阻力和土壤与支护结构之间的摩擦力之间需要达到平衡。
主动土压力的计算公式可以通过不同的支护结构类型和土壤性质进行简化和适应性修改。
4.土堤护坡中的主动土压力在土堤护坡工程中,土壤会对护坡结构施加水平方向的压力。
主动土压力的计算需要考虑土壤的摩擦力和土壤的内摩擦角。
与基坑支护不同的是,对于土堤护坡工程来说,土壤的摩擦力对主动土压力的贡献更为显著。
主动土压力的计算可以通过考虑土壤的侧向地层压缩系数和土壤的内摩擦角来进行。
几种常见情况下的土压力计算
h2=3m
中砂
土体的分层情况及相关土性指标均如图示。试求主动 =20kN/m3 土=3压0°力
沿挡墙墙高的分布。
35.3kPa
解:第一层土,1=20,故有:
K a1
tan(2 45
1
2
)
tan(2 45
20 ) 2
0.490
第二层土,2=30,故有:
K a2
tan(2 45
2
2
)
tan(2 45
30 ) 2
1h1 K a1 1h1 K a2
1h1 K a1 1h1 K a2
1h1 2h2 Ka2
1 2 1 2
1h1 2h2 Ka2
1 2 1 2
1h1 2h2 Ka2
1 2 1 2
2)、墙背及填土表面倾斜:
计算中近似地将各分层面假想为与土体表面平行。相应 的计算方法是:对于第一层土可按前述均匀土层的计算方法 进行计算;计算下层土的土压力时,可将上层土的重力连同 外荷载一起当作作用于下层土(分界面与表层土体表面平行) 上的均布荷载,然后按上条所述的方法进行计算,但其有效 范围应限制在下层土内。现以下图为例说明具体方法:
第一层土的顶面处: paA 1hKa1 第一层土的底面处: paC上 1 ( H1 h)Ka1
H2
H1
h'
q
A
Ea1
假想分界面 C
土层分界面
Ea2
2
B
图7-20 分层填土的主动土压力
paA
paC上 paC下
paB
上列式中的h’可计算求得。
在计算第二层土的土压力时,将第一层土的重力连同外
背法线成角。
如果工程中对计算精度的要求不高,在计算分层土的土 压力时,也可将各层土的重度和内摩擦角按土层厚度加权平 均,然后近似地把土体当作均质土求土压力系数Ka并计算土 压力。这样所得的土压力及其作用点和分层计算时是否接近 要看具体情况而定。
主动土压力系数ka计算公式
主动土压力系数ka计算公式土压力系数(Ka)是用于计算土体对结构物或地下开挖面的土压力的一个重要参数。
正常情况下,土的应力及其分布是不均匀的,因此需要对土的性质进行分类,并采用不同的土压力系数进行计算。
在地下工程设计中,常用的土压力系数有主动土压力系数(Ka)和被动土压力系数(Kp)。
主动土压力系数是指当土体受到外界荷载的作用时,土体对结构物或开挖面的主动土压力的大小。
被动土压力系数是指结构物或开挖面对土体施加压力时,土体对结构物或开挖面的被动土压力的大小。
1.裂缝法:裂缝法是一种常用的计算主动土压力系数的方法。
该方法是根据土体在受到外界荷载作用时产生的裂缝的形态和数目来估算主动土压力系数的大小。
根据裂缝法计算主动土压力系数的步骤如下:1)测量土体中裂缝的形态和数目,可以通过实地观察或用数学方法进行分析;2)根据裂缝的形态和数目,确定主动土压力系数的数值。
裂缝法的优点是简单实用,可以通过实地观察或数学分析得到主动土压力系数的大小。
缺点是裂缝的形态和数目的测量可能存在一定的误差,从而影响计算结果的准确性。
2.复杂的弹塑性理论仿真计算方法:复杂的弹塑性理论仿真计算方法是一种基于力学原理的计算主动土压力系数的方法。
该方法通过将土体视为弹性和塑性相结合的材料,利用有限元法或其他相关方法进行计算。
复杂的弹塑性理论仿真计算方法的步骤如下:1)确定土体的力学性质,包括土体的弹性模量、剪切模数和土体的强度参数等;2)将土体视为弹性和塑性相结合的材料,建立相应的弹塑性模型;3)将土体模型进行离散化,将土体划分为若干个单元;4)利用有限元法或其他相关方法求解土体模型的力学方程;5)根据求解结果,计算主动土压力系数的大小。
复杂的弹塑性理论仿真计算方法的优点是能够考虑土体的弹性和塑性行为,计算结果较为准确。
缺点是计算过程较为复杂,需要较多的计算资源和专业知识。
总结:主动土压力系数是计算土体对结构物或地下开挖面的土压力的重要参数。
几种常见情况下的土压力计算
边坡稳定性分析
在边坡稳定性分析中,被动土压 力的大小和分布对边坡的稳定性 有重要影响。通过计算被动土压 力,可以评估边坡的稳定性,采
取相应的加固措施。
PART 05
特殊情况下的土压力计算
REPORTING
填土情况下的土压力计算
填土情况下的土压力计算需要考虑填土的密度、内摩擦角、粘聚力等参数 ,以及填土的方式和压实程度等因素。
土压力的影响因素
挡墙高度
挡墙高度越大,土压力 越大。
墙体位移
墙体位移越大,土压力 越大。
墙体刚度
墙体刚度越大,土压力 越小。
土壤性质
土壤性质不同,其承载 力和压缩性也不同,从 而影响土压力的大小。
PART 02
静止土压力计算
REPORTING
静止土压力定义
01
静止土压力是指挡土墙不发生任 何方向的位移,墙后填土处于静 止平衡状态,作用在挡墙上的土 压力。
REபைடு நூலகம்ORTING
被动土压力定义
被动土压力定义
在土压力作用过程中,墙后土体处于 受剪切破坏的极限平衡状态,此时作 用在墙背上的土压力即为被动土压力 。
被动土压力的特点
被动土压力的大小等于滑裂面上的剪 切力乘以滑裂面的面积,其作用方向 与墙背垂直。
被动土压力计算公式
公式一:根据库仑土压力理论,被动土 压力可由下式计算
几种常见情况下的土 压力计算
REPORTING
• 土压力计算概述 • 静止土压力计算 • 主动土压力计算 • 被动土压力计算 • 特殊情况下的土压力计算
目录
PART 01
土压力计算概述
REPORTING
土压力定义
几种常见情况下的土压力计算
P0
1 2
rH 2 K0; Pa
1 2
rH 2 Ka ; Pw
1 2
rw H w 2
P0
HK 0
H1 Pa
H2
HK a
H 1 K a Pa
2.84m
H 2 Ka
Pw
rw H 2
h1=2m
1.03m
例1 挡土墙高5m,墙背竖直光滑,土体表面粉质水粘平土 ,土 3 8.54kPa
面作用有大面积均匀堆载q,土与墙背间的1摩5.32擦kPa可忽略不计,
Pw
1
2
w h22
z
h1
h1
h2
h2
有地下水、连续均布荷载时的情形
4.5.5 墙背形状有变化的情况 折线形 卸荷平台
例5.2
已知某挡土墙H=8米,墙背竖直、光滑,填土表面水平,填土重度= 18.0kN/m3, sat=18.0kN/m3 φ=30°,c=0。计算:
1)P0,Pa; 2)当地下水位上升到离墙顶4米时, Pa ,Pw 。
中砂
土体的分层情况及相关土性指标均如图示。试求主动 =20kN/m3 土=3压0°力
h2=3m
沿挡墙墙高的分布。
35.3kPa
解:第一层土,1=20,故有:
Ka1
tan(2 45
1
2
)
tan(2 45
A
(b)
设换算所得的土体厚度为h,则h=q/。假想的土体表面
与墙背AB的延长线交于A’点,可以A’B为假想墙背计算主动
土压力,但由于土体表面和墙背面均为倾斜面,假想的墙高
应为H+h’。为清楚起见,将A点附近的图形放大,根据图中的
h h' h
45几种常见情况下的土压力计算
45几种常见情况下的土压力计算土压力计算是土力学中的一个重要内容,广泛应用于土木工程的设计和施工中。
不同情况下的土压力计算方法也不尽相同。
下面将介绍几种常见情况下的土压力计算方法。
1.平面土体的土压力计算:平面土体是指土体底面为一个平面的情况,常见于基础承台、挡墙等工程中。
在计算平面土体的土压力时,可以采用库培公式进行计算。
库培公式为:P=K×γ×H,其中P为土体的垂直土压力,K为土压力系数,γ为单位体积重量,H为土体高度。
土压力系数K的取值范围一般为0.5-1.2,具体取值需根据土壤类型、倾角等因素确定。
2.斜面土体的土压力计算:斜面土体是指土体底面倾斜的情况,常见于坡面、挡墙等工程中。
在计算斜面土体的土压力时,需要考虑坡度对土压力的影响。
一般情况下,可以采用库培公式配合附加应力公式进行计算。
附加应力公式为:δP = 0.5 × K × γ × H × (1 + cosα),其中δP为附加应力,α为土体与水平面的夹角。
土压力计算结果为垂直土压力P加上附加应力δP。
3.受水压力影响的土压力计算:在水下工程中,土体受到水压力的影响,会导致土压力产生变化。
在计算受水压力影响的土压力时,需要考虑水面上下土体的平衡。
可以采用阿基米德原理进行计算,即水下土体所受土压力等于土体所受水压力的大小。
水压力的计算可以采用水压力公式P=γ_w×H,其中γ_w为水的单位体积重量,H为水深。
4.侧压作用下的土压力计算:在一些工程中,土体可能同时受到水压力和侧压力的作用,如桩基础、沉井等。
在计算受侧压作用下的土压力时,需要考虑土体的侧压力和垂直土压力之间的关系。
可以采用侧压力系数来表达侧压力和垂直土压力的比值。
侧压力系数的取值范围一般为0.2-0.5,具体取值需要根据土体性质、水平应力等因素确定。
5.土体长期变形后的土压力计算:土体长期变形会导致土压力的变化,如土体的沉降、固结等。
几种工程中常见的土压力计算
车辆载荷作用下的土压力计算
• 《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89): • 将破坏棱体范围内的车辆荷载∑G化为均布
荷载,即q= ∑G/(BL0),然后用库伦土压力 理论计算。
(2) 虚拟自重W:W=W(1-Kv)Secq=g A 其中 g = g (1-Kv)Secq,tgq = K h /(1-Kv)
(3) 整体绕点B逆时针旋转q 则 =+q, =+q
H =Hcos(+q )/cos
(4) 用库仑理论(图)数解得到地震下动土
压力: Eae= (1-Kv)/2*H2Kae
填土上有荷载
1 Z 3
1、朗肯土压力理论
H 1=gz+q
gzKa
a= 3=qKa+gzKa
qKa gHKa
2.
填土上有荷载
库仑土压力理论
三角形相似
Ea
1g
2
H 2Ka
qHK a
cos
cos
填土上有荷载
3. 局部荷载--朗肯土压力理论
45
2
q
b
d
qka
成层填土
A
g1 f1 c1
H1
B
g2 f2 c2
)
下下 pp32
(g(g1
z11z1g
2gz22z2
)gt3gz23
)(t4g52o(45o2
2
)23 )2c22 c3tg t(g4(54o5o2223))
填土中有水
完工
完工 混凝土挡土墙及复合排水管
填土中有水
1. 挡土墙构造要求: 墙后设排水孔以及反滤层,一般
100米的土的压强
100米的土的压强土的压强是指土体在垂直方向上受到的压力,通常用单位面积上受到的压力来表示。
在工程领域,了解土的压强对于设计和施工具有重要意义。
本文将探讨100米土的压力分布规律、影响因素、计算方法以及在工程中的应用。
一、土的压力分布规律在一般情况下,土的压力随着深度的增加而增大。
根据土力学理论,100米土的压力分布可以分为三个阶段:1.表层压力:地表附近的土体受到地面荷载和上方土体的压力,压力分布较均匀。
2.过渡层压力:随着深度的增加,土体所受压力逐渐增大。
在过渡层,压力分布呈现出非线性特点,压力增幅逐渐减小。
3.均匀压力:当达到一定深度后,土的压力分布趋于均匀,压力值基本保持不变。
二、影响土压力的因素1.土的性质:土壤的类型、密度、含水量等性质对土压力有重要影响。
2.荷载类型:如均布荷载、线荷载、点荷载等,不同荷载类型对土压力的分布特征产生差异。
3.深度:随着深度的增加,土压力逐渐增大,但增幅逐渐减小。
4.施工条件:如施工方法、工期、周围环境等,会影响土压力的分布。
三、土压力计算方法1.静止土压力计算:根据土的性质、深度和荷载类型,采用静止土压力公式计算。
2.主动土压力计算:考虑土体变形和位移,采用主动土压力公式计算。
3.被动土压力计算:在深基坑工程中,采用被动土压力公式计算。
四、土压力在工程中的应用1.地基设计:根据土的压力分布规律,合理设计地基基础结构,确保工程安全。
2.深基坑工程:分析土压力对基坑围护结构的影响,优化施工方案。
3.土方工程:根据土的压力分布规律,合理规划土方开挖和回填方案。
4.隧道工程:分析土压力对隧道结构的影响,确保隧道施工安全。
总之,了解100米土的压力分布规律、影响因素、计算方法及应用,对于工程建设具有重要意义。
土壤侧压力计算方法总结
土壤侧压力计算方法总结土壤侧压力是土体在受到外部荷载作用时产生的对周围土体的应力。
在土木工程、地基工程等领域中,准确计算土壤侧压力对于设计和施工的安全和稳定性至关重要。
本文将总结几种常用的土壤侧压力计算方法。
一、库仑土压力分布法库仑土压力分布法是一种基于库仑土体力学原理的土壤侧压力计算方法。
按照该方法,土壤侧压力随着深度的增加而逐渐减小,可以使用以下公式计算:σh = Kσv其中,σh为水平土壤侧压力,σv为有效垂直应力,K为土壤侧压力系数。
二、柯西剪胀法柯西剪胀法是一种基于土体内摩擦大小和土壤体积变化关系的土壤侧压力计算方法。
根据该方法,土壤侧压力可以使用以下公式计算:σh = K1σv + K2ΔV其中,ΔV为土壤体积变化,K1和K2为相关系数。
三、极限均布法极限均布法是一种基于静力学原理的土壤侧压力计算方法。
该方法假设土壤侧压力均匀分布,可以使用以下公式计算:σh = 0.5γH其中,γ为土壤的容重,H为土壤高度。
四、劈裂土柱法劈裂土柱法是一种模型试验方法,通过在实验室中制作劈裂土柱并测量侧压力分布来计算土壤侧压力。
这种方法可以更加准确地模拟土壤的力学特性,从而得到更精确的侧压力计算结果。
需要注意的是,不同的土壤类型和工程情况可能需要采用不同的计算方法,以确保计算结果的准确性和可靠性。
在实际工程中,一般需要根据现场条件和工程要求选择合适的计算方法,并结合实测数据进行修正和优化。
总结起来,土壤侧压力计算方法主要包括库仑土压力分布法、柯西剪胀法、极限均布法和劈裂土柱法等。
选择合适的计算方法需要综合考虑土壤特性、工程条件、计算精度等因素,以确保计算结果的准确性和可靠性。
在实际工程中,可以根据需要结合多种方法进行计算和分析,以得到更为准确的土壤侧压力结果。
土压力—常见情况下土压力的计算(土力学课件)
1.填土面有连续均布荷载
h' h cos cos cos( )
墙顶土压力 墙底土压力
ea γhKa ea γ(h H )Ka
作用位置在梯形面积形心处, 法线上侧与墙背法线成 δ角
2.成层填土
第一层土顶面处 ea γhKa
第一层底面处 ea γ(h H )Ka
Ea
1 2
4 24
1 2
2 (24
30.7)
10(3 kN/m)
朗肯土压力理论的应用-作业2
作用在墙背上的水压力呈三角形分布,合力为该 分布图的面积
Ew
1 2
20
2
2(0 kN/m)
作用在墙上的总侧压力为土压力与水压力之和
E Ea Ew 103 20 12(3 kN/m)
24
临界深度
z0
2c Ka
q
210 19 0.528
15 19
0.6(6 m)
在墙底处土压力强度
a
(
H
q) tan2
45
2
2c
tan
45
2
=56.(3 kPa)
朗肯土压力理论的应用-作业4
主动土压力为土压力分布图面积,即
Ea
1 2
(7
0.66) 56.3
17(8 kN/m)
合力作用点距墙底距离为
解
在墙顶处 σa=0
在墙顶下4m处
a
z tan2
45
2
18 4
tan
45
30 2
24
在墙顶下6m处
a
(
h1
' h2 ) tan2
土压力计算方法范文
土压力计算方法范文土压力是指土体对其中一受力体的压力。
在土力学中,计算土压力是非常重要的,可以应用于土体力学、支护结构的设计等方面。
土压力的计算方法主要有以下几种:Coulomb土压力理论、Rankine土压力理论、扩展库仑土压力理论、排孔土压力理论等。
1. Coulomb土压力理论:Coulomb土压力理论是最早提出的土压力理论之一、该理论假设土体受力状态为塑性,土体内摩擦角为常数,无内聚力。
根据该理论,计算土压力的公式为:土压力 = (Ka - Kp) * γ * H * cos²α其中,Ka为土体内摩擦角的正切值,α为受力体与水平面的夹角,γ为土体的单位重量,H为土体的高度。
Coulomb土压力理论可以用于计算土体对静止的受力体的压力。
2. Rankine土压力理论:Rankine土压力理论是一种经验的土压力理论,也称为裂隙法。
该理论假设土体具有内聚力,根据土体的强度参数计算土压力。
根据该理论,计算土压力的公式为:土压力 = (K0 - Ke) * γ * H + 2 * Ke * γ * H * tanα其中,K0为土体侧压力系数,Ke为土体内聚力系数,γ为土体的单位重量,H为土体的高度,α为受力体与水平面的夹角。
Rankine土压力理论可以用于计算土体对正在运动中的受力体的压力。
3. 扩展库仑土压力理论:扩展库仑土压力理论是对Coulomb土压力理论的改进,考虑了土体的内聚力。
该理论主要是通过考虑土体的摩擦力和内聚力来计算土压力。
计算土压力的公式为:土压力= Ke * γ * H * cos²α其中,Ke为土体内聚力系数,γ为土体的单位重量,H为土体的高度,α为受力体与水平面的夹角。
扩展库仑土压力理论可以用于计算土体对静止和正在运动中的受力体的压力。
4.排孔土压力理论:排孔土压力理论是适用于开挖土方工程的土压力计算理论。
该理论假设开挖土方工程的土体受力状态为塑性,通过考虑排水孔的效应来计算土压力。
主动土压力和被动土压力计算公式
主动土压力和被动土压力计算公式土压力是指土体在土体表面上对物体施加的压力。
主动土压力和被动土压力是描述土体与物体之间相互作用的力。
1. Coulomb公式:Coulomb公式是最常用的主动土压力计算公式之一,适用于块状土体或粉状土体与物体之间的相互作用。
其计算公式为:F=0.5×γ×H^2×Ka其中,F为主动土压力,γ为土体的重度(单位体积土体的重量),H为土体的高度,Ka为活动土压系数,与土壤的粒度和摩擦角有关。
在Coulomb公式中,Ka的取值范围一般为0.3~0.45,具体数值根据土壤类型的不同而有所差异。
2. Rankine公式:Rankine公式是另一种常用于计算主动土压力的公式,适用于土体与物体之间的相互作用式塑性土体的情况。
其计算公式为:F=0.5×γ×H^2×(Kp+Ko)其中,F为主动土压力,γ为土体的重度,H为土体的高度,Kp为主动土压系数,Ko为修正系数。
在Rankine公式中,Kp的取值一般为0.33~0.5,与土壤的摩擦角有关;Ko的取值则根据土壤的守恒角决定。
被动土压力是指土体对物体施加的被动力,也即土体对物体的拖力。
被动土压力的计算公式有两种常见的方法,分别为:1.考虑局部角钢抵抗被动土压力:对于一些特殊情况,如果局部设置了角钢或其他抵挡构件用以抵抗被动土压力,可以使用以下公式进行计算:F=A×γ×H×Kp其中,F为被动土压力,A为受力面积,γ为土体的重度,H为土体的高度,Kp为被动土压系数,与角钢的摩擦角有关。
在使用这种计算方法时,需要特别注意局部抵抗构件的设计和施工要求,以确保其能够有效地抵抗土体的被动推力。
2.忽略局部角钢抵抗被动土压力:即假设没有任何局部抵抗力的情况,只考虑土体对物体施加的被动力。
这种情况下,可以使用以下公式进行计算:F=0.5×γ×H×Kp其中,F为被动土压力,γ为土体的重度,H为土体的高度,Kp为被动土压系数,与土壤的摩擦角有关。
朗肯土压力理论
第二节 朗肯土压力理论二、几种常见发问下的主动土压力计算 1、成层填土情况:无连续荷载作用: 成层土:自重应力计算:∑=ii z h γσ∑-=a a i i a k c k h p 2γ〔1〕C 1=0、C 2=0〔2〕C 1、C 2≠02、填土外表有连续的均布荷载作用 〔1〕无粘性土,C=0 1〕压强分布为梯形a a a qk K q z p =+=)(1γ a a a k q H K q z p )()(2+=+=γγ2〕合力: 大小: H k q H qk E a a a ])([21++=γ 矩形:距墙底H/2作用点:压力图形三角形:距墙底H/3方向:水平〔2〕粘性土:C ≠0 强度分布〔3〕假设填土外表局部有均布荷载作用: 3、墙后填土中有地下水的情况第四节 土压力计算的影响因素及减小土压力的措施一、影响土压力的因素 〔一〕墙背影响:形状粗糙程度 倾斜程度: 〔二〕填土条件 填土外表填土性质二、减小主动土压力的措施 〔一〕选择适宜的填料〔二〕改变墙体结构和墙背形状 〔三减小地面堆载〔四〕挡土墙上设置排水孔,墙后设置排水盲沟来加强排水第三节朗肯土压力理论1857年英国学者朗肯〔Rankine〕从研究弹性半空间体内的应力状态,根据土的极限平衡理论,得出计算土压力的方法,又称极限应力法。
一、根本原理朗肯理论的根本假设:1.墙本身是刚性的,不考虑墙身的变形;2.墙后填土延伸到无限远处,填土外表水平〔β=0〕;3.墙背垂直光滑〔墙与垂向夹角ε=0,墙与土的摩擦角δ=0〕。
考察挡土墙后土体外表下深度z处的微小单元体的应力状态变化过程:〔1〕当用挡土墙代替半空间的土体,且不发生位移时,作用在微分土体上的应力为自重应力,此时,挡土墙土压力即为静止土压力,大小等于水平向自重应力σh。
〔2〕当挡土墙在土压力的作用下向远离土体的方向位移时,作用在微分土体上的竖向应力σv保持不变,而水平向应力σh逐渐减小,直至到达土体处于极限平衡状态,此时水平向应力〔σ3〕即为主动土压力强度p a 。
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7.00kPa
q=20kPa
3m
0.794
19.46 21.37
1=18.0kN/m3
1=20
C1=12kPa sat=19.2kN/m3 2=26 C2=6.0kPa
4m
13.96m
E=215.64kN/m
35.72
40.00kPa
解:因墙背竖直、光滑,填土面水平, 符合朗肯条件,故有:
4.5 几种常见情况下的土压力计算
问题提出
4.5.1 粘性土应用库仑土压力
1)、根据抗剪强度相等原理
粘性土的抗剪强度: f tanc
等值抗剪强度:
f ta nD
D ---等值内摩擦角
Dta n 1(tanc)
评论:
2)、根据土压力相等原理
1 粘性土压力:P a12(H z0)r(H aK 2cka)
第一层土的顶面处: paA1hKa1
第一层土的底面处: p a上 C1(H 1h )K a1
H2
H1
h'
q
A
Ea1
假想分界面 C
土层分界面
Ea2
2
B
图7-20 分层填土的主动土压力
paA
paC上 paC下
paB
上列式中的h’可计算求得。
在计算第二层土的土压力时,将第一层土的重力连同外
墙
背
竖
直
光
滑
,
土
体
表
面粉质水粘平土 3
,
土
8.54kPa
面作用有大面积均匀堆载q,土与墙背间的1摩5.32擦kPa可忽略不计,
h2=3m
中砂
土体的分层情况及相关土性指标均如图示。试求主动 =20kN/m3 土=3压0°力
沿挡墙墙高的分布。
35.3kPa
解:第一层土,1=20,故有:
K a 1ta ( 24 n 52 1) ta ( 24 n 5 2 2 ) 0 0 .490
求第二层时将第 一层按重度换算(看 成q),即:
当量土层厚度
h1
r1 h1 r2
则 a1 2c1 ka1
a 上 21h1Ka12c1 Ka1
a 下 221 h 1K a 2 2 c 2K a 21 h 1 K a 2 2 c 2K a 2 2
a32( 1h1h2)Ka22c2 Ka2 2
背法线成角。
如果工程中对计算精度的要求不高,在计算分层土的土 压力时,也可将各层土的重度和内摩擦角按土层厚度加权平 均,然后近似地把土体当作均质土求土压力系数Ka并计算土 压力。这样所得的土压力及其作用点和分层计算时是否接近 要看具体情况而定。
4.5.4 墙后填土有地下水
水下,取浮重度
总侧向压力=Pa+Pw
1 2 c
12 10
z0 ( 1
q) ( 1)0 1 .0m 3
K a1
180 .7
分层面上:
p a ( q 1 h 1 ) K a 1 2 cK a 1 ( 1 1 0 2 8 ) 0 .4 1 9 8 4 .5 k 4 Pa
分层面下,c=0:
[ 2 1 0 .0 8 3 ( 1 .2 9 1 ) 4 0 ] 0.39026 0.390
35.72kPa
第二层底部水压力强度为:
ww h 21 0 44.0 0k0Pa
又设临界深度为z0,则有
a z(q1z0)K a 12 c 1 K a 10
2.1 65 4
3
210.8704] 3
1.93m6
End
当量土层厚度: h q r
h' q
a a
q
d
h
b qKa hKa c
z 处的垂直应力为:
z q
q
z
主动土压力强度为:
σz
z
pa
( z
q
) tg (2
45
) 2
总的土压力为:
H pa
Pa
(
1 2
H
2
qH
) tg (2 45 ) 2
qKa γHKa
1 2 1 2
1h1 2h2 K a2
1 2 1 2
2)、墙背及填土表面倾斜:
计算中近似地将各分层面假想为与土体表面平行。相应 的计算方法是:对于第一层土可按前述均匀土层的计算方法 进行计算;计算下层土的土压力时,可将上层土的重力连同 外荷载一起当作作用于下层土(分界面与表层土体表面平行) 上的均布荷载,然后按上条所述的方法进行计算,但其有效 范围应限制在下层土内。现以下图为例说明具体方法:
荷载按第二层土的重度换算为当量土层高度h1,即
h1
1(H1 h) 2
相应的墙高计算值应为:
h1
h1
cos cos cos()
故在第二层土的顶面处: paC 下 2h1Ka2
第二层土的底面处: p aB 2(H 2h 1 )K a2
当土的层数超过两层时,其余各层的计算方法与上类似。 每层土的土压力合力的大小等于该层压力分布图的面积,作 用点在墙背上相应于各层压力图的形心高度位置,方向与墙
即 (2 1 0 8 z 0 ). 0 0 .4 9 2 1 0 .0 20 .490 z00.97m4
各点土压力强度绘于图中,可见其 总侧压力为:
4m 3m
1.936m
7.00kPa
q=20kPa
P11.4 9 6 (30 0..7 794 9 )2 4.3 1 7 4
1)P0,Pa; 2)当地下水位上升到离墙顶4米时, Pa ,Pw 。
P 01 2r2 H K 0 ;P a1 2r2 H K a ;P w1 2rw H w 2
P0
HK 0
H1 Pa
H2
HKa
H1Ka
Pa
2.84m
H2Ka
Pw
rw H 2
h1=2m
1.03m
例1
挡
土
墙
高
5m
,
画出土压力的分布如图。
1.03m 粉质粘土
3
8.54kPa 15.32kPa
中砂
=20kN/m3 =30°
35.3kPa
h2=3m
例: 某档墙高7m,墙背竖直、 光滑、墙后填土面水平,并作用有均 布荷载q=20kPa,各土层参数如下图 所示。试计算该挡墙墙背总侧压力P 及其作用点位置,并绘制侧压力分布 图。
按等值内摩擦角的土压力:Pa21 2H2ta2(n452D)
Pa1 Pa2
ta4n5 (2 D)ta4n5 (2)2 H c
评论:
3)、图解法
图解法: 基本解法
B
C1 C2
Ca C3 C4
O
φ
Pa
Ra
A
O
Pa1
G1
Pa2
G2
Pa
Pa3
G3
Pa4
G4
库尔曼图解法:
K a 1tg 2(4 52/0 2 )0 .490 K a2tg 2(4 52/6 2 )0 .390
如上图所示,填土表面土压力 强度为:
3m
7.00kPa
q=20kPa
0.794
19.46 21.37
1=18.0kN/m3 1=20
C1=12kPa
sat=19.2.37.7 5 22.3 1)7 4
2
2 . 4 1 8 . 6 4 5 1 8 . 7 0 2 0 E. 0 =8 2k 11 5.6/ 4m 4 kNN 5 /m
35.72
40.00kPa
总侧压力P至墙底的距离x为:
x 1[2.4 1 6 (4 3 0 .7) 9 8 4 .4 58
C2=6.0kPa
E=215.64kN/m
13.96m
35.72 40.00kPa
4m
a1qK a12c1 Ka1
2 0 .4 9 2 1 0 2 0 .49 7 0 .0k0 Pa
第一层底部土压力强度为:
a 上 2(q1h 1)K a12c1 K a1
(2 0 1.0 8 3 ) 0 .49 2 0 1 20 .490 19.46kPa
墙顶:
pahKa
墙底:
pa(H h)K a
实际墙背AB上的土压力合力为墙高H范围内压力图形的
面积,即
Pa H(12Hh)Ka
(5.20)
其作用位置在墙背上相当于梯形面积形心的高度处,作
用线与墙背法线成角。
4.5.3 墙后填土分层
1)、墙背竖直、填土表面水平:
第一层按均质土计算:
B
C1 C2 Ca
C3 C4
Ra φ
-φ
ψ Pa
90o
G
L
Pa Pa2
Pa3 Pa4
ψ G
G3G4
Pa1
G2
ψ φ -φ
A
M
粘性填土的土压力:
CG
z0 C
Pa
Ra
C C
Ra
G Pa
粘性填土的土压力:
4.5.2 填土面有均布荷载 1)、连续均布荷载 (1)、墙背竖直、填土表面水平:
第二层顶部土压力强度为:
a 下 2(q1h 1)K a22c2 K a2
(2 0 1.0 8 3 ) 0 .39 2 0 60 .390 21.37kPa
第二层底部土压力强度为:
a 3 (q 1 h 12 'h 2 )K a 2 2 c 2 K a 2