土压力计算(不含库仑土压力理论)[详细]

Ka K0 1 Kp
几种特殊情况下的Rankine土压力计算
➢ 填土表面有连续的均布荷载 ➢ 成层填土 ➢ 墙后填土中有地下水
填土表面有连续均布荷载时 的Rankine土压力计算
q
H
填土表面有连续均布荷载时 的Rankine土压力计算
计算方法： 将均布荷载换算成当量土重。
pa zKa 2c Ka
墙体静止不动 静止土压力
主动土压力（Active earth pressure）
墙体背离填土方向移动 土压力逐渐减小 土体达到极限平衡状态， 土压力达到最小值
主动土压力
被动土压力（Passive earth pressure）
墙体朝向填土方向移动 土压力逐渐增大 土体达到极限平衡状态， 土压力达到最大值
45 o
2
pp
z
tan2 45o
2
2c
tan 45o
2
zKp 2c Kp
Rankine被动土压力系 数
Rankine被动土压力—计算方法
Rankine被动土压力系数
Kp
tan2 45o
2
Kp只与内摩擦角有关。
无粘性土的被动土压力计算
pp zKp
Ep
H
H/3
Ep
1 2
K p H
一些挡土墙的工程实例
E
清华园甲所背 面的挡土墙－
浆砌块石
一些挡土墙的工程实例
填 土
E
堤岸挡土墙
一些挡土墙的工程实例
隧道衬砌
一些挡土墙的工程实例
E
拱桥桥台
一些挡土墙的工程实例
填土 E
地下室侧墙
一些挡土墙的工程实例
护坡桩形成的挡土结构
本章讨论的中心问题
作用在挡土墙上的土压力的计算，包括： 土压力的大小、方向、分布规律、合力 的大小及作用点。
挡土结构物（挡土墙）是一种人工构筑物， 广泛应用于土木、水利和交通等工程领域。 其作用为： 支挡土体的侧向位移，保证土体或土工构筑 物的稳定性； 使部分侧向荷载分散传递到土体上。
挡土结构物
拱桥桥台
土压力
挡土结构物（挡土墙）所承受的来自墙后填土 的侧向压力总称为土压力。
产生土压力的主要原因包括： 土体自重引起的侧向压力，水压力， 构筑物荷载，施工荷载，地震荷载等。
τ
主动Rankine状态
f c stg
被动 Rankine状态
O
s
sz=s3=z sxmax=s1=pp
Rankine被动土压力—计算原理
45
2
Rankine被动土压力—计算方法
基本计算公式
s z z s 3 s x s1 pp
sp1p
sz3 tan2
45 o
2
2c
tan
τ
主动Rankine状态
f c stg
O
s
sxmin=s3=pa
sz=s1=z
Rankine主动土压力—计算原理 45
2
Rankine主动土压力—计算方法
基本计算公式
s z z s1 s x s 3 pa
sp3a
sz1 tan
2
45
o
2
2c
tan
45 o
2
pa
z
tan2 45o
土压力的影响因素
土压力的大小及其分布规律的影响因素： 挡土墙的位移方向； 挡土墙和墙后土体相对位移的大小； 墙后土体的性质； 挡土墙的刚度和高度等。
土压力的三种类型
根据挡土墙的位移方向和墙后土体的应力状态， 可以将土压力分为如下三种类型： ➢ 主动土压力 ➢ 被动土压力 ➢ 静止土压力
静止土压力（Earth pressure at rest）
2
HKp
粘性土的被动土压力计算
a 2c Kp
pp zKp 2c Kp
H
Ep
Ep
1 H
2
2Kp
2c
Kp H
h
H 2a b
h
b
3 ab
γHKp 2c Kp
三个土压力系数的比较
Ka
tan2 45o
2
பைடு நூலகம்
1 sin 1 sin
Kp
tan2 45o
2
1 sin 1 sin
K0 1 sin
2
2c
tan 45o
2
zKa 2c Ka
Rankine主动土压力系 数
Rankine主动土压力—计算方法
Rankine主动土压力系数
Ka
tan2 45o
2
Ka只与内摩擦角有关。
无粘性土的主动土压力计算
pa zKa
Ea
H/3
H
Ea
1 2
K
a
H
2
HKa
粘性土的主动土压力计算
2c Ka
Rankine土压力理论
基本假定
挡土墙墙背竖直、 光滑。
土体是具有水平表 面的半无限体。
sx
z
sy
土体中不存在剪应力
土单元体的水平和竖直 方向的应力为主应力
Rankine主动土压力—计算原理
τ
f c stg
O
sx=s3=K0z sz=s1=z
弹性平衡状态
s
Rankine主动土压力—计算原理
粘性土
s1
s
3
tan2
45 o
2
2c
tan
45 o
2
s3
s1
tan2 45o
2
2c
tan 45o
2
无粘性土
s1
s
3
tan 2
45 o
2
s3
s1
tan2 45o
2
Rankine土压力理论
基本原理
认为作用在挡土墙上的土压力就是墙后半无限 土体达到极限平衡状态时的应力。
根据土体处于极限平衡状态时的最大和最小主 应力的相互关系来建立土压力的计算公式。
被动土压力
土压力与挡土墙位移的关系
E
Ep
挡土墙朝向土体移动
E0 Ea
挡土墙背离土体移动
静止土压力计算
土体处于侧限条件
sv
z 下的弹性平衡状态
sh
sh
sv
p0 K0s cz K0z
静止土压力 系数
静止土压力计算
E0
H
E0
1 2
K0H
2
H/3
K0H
Rankine土压力理论
复习：莫尔—库仑强度理论
h0
pa zKa 2c Ka
土自重引起 的土压力
pa=0
H
h0
2c Ka
粘聚力引起 的负侧压力
临界深度
γHKa 2c Ka
粘性土的主动土压力计算
2c Ka
h0
Ea
1 2
(H
h0 )(HKa
2c
Ka )
1 2
(H
h0 )2
Ka
H
受拉区的
Ea
作用不考
（H-h0)/3
虑
γHKa 2c Ka
Rankine被动土压力—计算原理
(z q)
无粘性土的被动土压力
q
qK p
pp z qKp
H
Ep
Ep
1 2
H
2Kp
qHKp
γHK p qKp
无粘性土的主动土压力
q
qK a
pa z qKa
第七章 土压力计算
内容提要
➢ 土压力的类型 ➢ 静止土压力计算 ➢ 朗金（Rankine）土压力理论
主动土压力计算 被动土压力计算
➢ 库仑（Coulomb）土压力理论
主动土压力计算 被动土压力计算
问题
什么是土压力 什么是挡土结构物
土 土压力
土压力
挡土墙 Retaining wall
挡土结构物