土体主动、主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。
主动土压力和被动土压力计算公式(一)
主动土压力和被动土压力计算公式(一)主动土压力和被动土压力计算公式1. 主动土压力计算公式•主动土压力表示土体对结构物外表面施加的压力,一般为土体的推力。
•主动土压力计算公式通常根据不同的土体力学模型选择不同的计算方法。
Coulomb法则•Coulomb法则是主动土压力计算的一种常用方法,适用于强砂土和礁岩土质。
•Coulomb法则的计算公式为:P a=K a⋅γ⋅H⋅(1+sinδ)(1−sinδ)–P a表示主动土压力–K a表示活动土压力系数–γ表示土体的体积重度–H表示土体高度–δ表示土体的内摩擦角示例•假设一段高度为10米的砂土墙,砂土的重度为18kN/m³,内摩擦角为30°,求主动土压力。
•已知数据:–H=10m–γ=18kN/m³–δ=30°将•根据Coulomb法则的计算公式可得:P a=K a⋅γ⋅H⋅(1+sinδ)(1−sinδ)已知数据代入计算可得:P a=K a⋅18kN/m³⋅10m⋅(1+sin30°)(1−sin30°)偏应力曲线法•偏应力曲线法也是常用的主动土压力计算方法,适用于软黏土和弱砂土质。
•偏应力曲线法的计算公式为:P a=K a⋅γ⋅H⋅c⋅tan(ϕ′+ϕ)–P a表示主动土压力–K a表示活动土压力系数–γ表示土体的体积重度–H表示土体高度–c表示土体的凝聚力–ϕ′表示土体的内摩擦角–ϕ表示土体的地下水位倾角示例•假设一段高度为8米的软黏土墙,土体的重度为19kN/m³,凝聚力为35kPa,内摩擦角为20°,地下水位倾角为5°,求主动土压力。
•已知数据:–H=8m–γ=19kN/m³–c=35kPa–ϕ′=20°–ϕ=5°•根据偏应力曲线法的计算公式可得:P a=K a⋅γ⋅H⋅c⋅tan(ϕ′+ϕ)将已知数据代入计算可得:P a=K a⋅19kN/m³⋅8m⋅35kPa⋅tan(20°+5°)2. 被动土压力计算公式•被动土压力表示土体对结构物内表面施加的压力,一般为土体的抗力。
(整理)土主动、被动土压力概念及计算公式
主动土压力挡土墙向前移离填土,随着墙的位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐减小,当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力减至最小,称为主动土压力P a 。
被动土压力挡土墙在外力作用下移向填土,随着墙位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐增大,当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力增至最大,称为被动土压力P p 。
上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较,可用图6-2来表示。
由图可知P p >P o >P a 。
朗肯基本理论朗肯土压力理论是英国学者朗肯(Rankin )1857年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。
在其理论推导中,首先作出以下基本假定。
(1)挡土墙是刚性的墙背垂直; (2)挡土墙的墙后填土表面水平;(3)挡土墙的墙背光滑,不考虑墙背与填土之间的摩擦力。
把土体当作半无限空间的弹性体,而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平面,根据土体处于极限平衡状态的条件,求出挡土墙上的土压力。
如果挡土墙向填土方向移动压缩土体,σz 仍保持不变,但σx 将不断增大并超过σz 值,当土墙挤压土体使σx 增大到使土体达到被动极限平衡状态时,如图6-4的应力园O 3,σz 变为小主应力,σx 变为大主应力,即为朗肯被动土压力(p p )。
土体中产生的两组破裂面与水平面的夹角为245ϕ-︒。
朗肯主动土压力的计算根据土的极限平衡条件方程式σ1=σ3tg 2(45°+2ϕ)+2c ·tg(45°+2ϕ) σ3=σ1tg 2(45°-ϕ)-2c ·tg(45°-ϕ)当z=H 时p a =γHK a -2cK a在图中,压力为零的深度z 0,可由p a =0的条件代入式(6-3)求得a0K c 2z γ=(6-4)在z 0深度范围内p a 为负值,但土与墙之间不可能产生拉应力,说明在z 0深度范围内,填土对挡土墙不产生土压力。
土体主动、主动土压力概念及计算公式
[指南]土体主动、主动土压力概念及计算公式主动土压力挡土墙向前移离填土,随着墙的位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐减小,当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力减至最小,称为主动土压力P。
a被动土压力挡土墙在外力作用下移向填土,随着墙位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐增大,当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力增至最大,称为被动土压力P。
上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较,p可用图6-2来表示。
由图可知P,P,P。
poa朗肯基本理论朗肯土压力理论是英国学者朗肯(Rankin)1857年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。
在其理论推导中,首先作出以下基本假定。
(1)挡土墙是刚性的墙背垂直;(2)挡土墙的墙后填土表面水平;(3)挡土墙的墙背光滑,不考虑墙背与填土之间的摩擦力。
把土体当作半无限空间的弹性体,而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平面,根据土体处于极限平衡状态的条件,求出挡土墙上的土压力。
如果挡土墙向填土方向移动压缩土体,ζ仍保持不变,但ζ将不断增大并超过ζ值,zxz当土墙挤压土体使ζ增大到使土体达到被动极限平衡状态时,如图6-4的应力园O,ζx3z变为小主应力,ζ变为大主应力,即为朗肯被动土压力(p)。
土体中产生的两组破裂面与xp,45:,水平面的夹角为。
2朗肯主动土压力的计算根据土的极限平衡条件方程式,,2ζ=ζtg(45?+)+2c?tg(45?+) 1322,,2ζ=ζtg(45?-)-2c?tg(45?-) 3122土体处于主动极限平衡状态时,ζ=ζ=γz,ζ=ζ=p,代入上式得 1z3xa1)填土为粘性土时填土为粘性土时的朗肯主动土压力计算公式为,,2,ap=γztg(45?-)-2c?tg(45?-)=γzK-2c (6-3) aa22由公式(6-3),可知,主动土压力p沿深度Z呈直线分布,如图6-5所示。
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土压力是指土体在自由状态下对结构物或其他土体施加的压力。
主动土压力的大小取决于土体的性质、土体与结构物或其他土体之间的接触面积、接触面的摩擦角以及土体的重量和土体的内摩擦角等因素。
当土体受到外力作用时,土体会发生变形,如果土体与结构物或其他土体的接触面不受限制,土体会通过变形来调整自身的平衡。
这种土体对结构物或其他土体施加的压力被称为主动土压力。
主动土压力的计算公式可以使用库尔什方程(Kulhánek equation)来表示:P = Ka × γ × H × (1 - sinα)²其中,P是主动土压力,Ka是活动土压力系数,γ是土体的重度,H 是土体的高度,α是土体倾斜面与水平面之间的夹角。
被动土压力是指土体对结构物或其他土体施加的压力,当土体与结构物或其他土体的接触面受到限制时,土体会通过受限变形来调整自身的平衡。
这种土体对结构物或其他土体施加的压力被称为被动土压力。
被动土压力的计算公式可以使用库尔什方程的平方根来表示:P = Ka × γ × H × (1 + sinα)²其中,P是被动土压力,Ka是活动土压力系数,γ是土体的重度,H 是土体的高度,α是土体倾斜面与水平面之间的夹角。
活动土压力系数Ka是一个与土体性质和土体与结构物或其他土体之间的摩擦特性有关的参数。
通常,活动土压力系数Ka的取值在0.33到1之间,取决于土体的内摩擦角。
如果土体是流动的,则Ka可以取较小的值;如果土体是非流动的,则Ka应取较大的值。
在实际工程设计和计算中,计算土压力时需要考虑土层的变化和土体的不同性质,以便准确地确定主动土压力和被动土压力。
此外,在实际施工中,还需要采取一些措施,如加固结构物的抗土压能力、采取适当的排水措施等,来降低土体对结构物的影响。
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1.主动土压力概念主动土压力是指土体的水平力对基坑边墙或其他结构物产生的压力。
当土体自由状态时,土体之间不存在任何压力,而当土体被限制或受到外部荷载时,土体开始产生压力。
主动土压力的大小与土体的性质、倾斜角度以及土体上方的土层重量等因素有关。
主动土压力的计算公式根据所用土体的性质和土体力学特性的不同而有所差异。
最常用的计算方法是库伦土压力理论,该理论假设土体的颗粒间相互作用符合库伦摩擦定律。
库伦土压力理论认为土体的主动土压力可以表示为:Ka = (1 - sinφ) / (1 + sinφ)Pa=Ka*γ*H^2其中,Ka为土体活动系数,φ为土体的内摩擦角,γ为土体的重度,H为土体的高度。
2.被动土压力概念被动土压力是指土体受到基坑边墙或其他结构物施加的压力。
当土体与结构物接触时,结构物对土体施加的力会使土体产生一种反作用力,这就是被动土压力。
被动土压力的大小取决于结构物的形状和土体的性质。
被动土压力的计算公式也有多种方法,其中一种常用的计算方法是考虑土体内的摩擦力和土体外的压力之和。
被动土压力的计算公式可以表示为:Pp=Kp*γ*H^2其中,Kp为土体的被动土压力系数,通常取1/3到1/2之间。
需要注意的是,主动土压力和被动土压力的计算方法只是近似计算,实际情况中还需要考虑土体的变形、土体中的水分和土体与结构物之间的摩擦等因素。
3.应用范围和注意事项主动土压力和被动土压力的概念和计算方法广泛应用于地基工程、基坑支护设计和土木结构等领域。
通过计算主动土压力和被动土压力,可以评估土体对结构物的稳定性和设计建议。
在应用主动土压力和被动土压力的计算方法时,需要注意以下几个方面:-确定土体的物理性质,包括土体的重度、内摩擦角等参数。
-选择合适的土压力计算方法,并根据实际情况进行修正和调整。
-考虑土体的变形和水分对土压力的影响。
-结合其他工程参数进行综合分析,确保计算结果的准确性。
土主动被动土压力概念及计算公式
主动土压力挡土墙向前移离填土,随着墙的位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐减小,当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力减至最小,称为主动土压力P a 。
被动土压力挡土墙在外力作用下移向填土,随着墙位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐增大,当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力增至最大,称为被动土压力P p 。
上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较,可用图6-2来表示。
由图可知P p >P o >P a 。
朗肯基本理论朗肯土压力理论是英国学者朗肯(Rankin )1857年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。
在其理论推导中,首先作出以下基本假定。
(1)挡土墙是刚性的墙背垂直; (2)挡土墙的墙后填土表面水平;(3)挡土墙的墙背光滑,不考虑墙背与填土之间的摩擦力。
把土体当作半无限空间的弹性体,而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平面,根据土体处于极限平衡状态的条件,求出挡土墙上的土压力。
如果挡土墙向填土方向移动压缩土体,σz 仍保持不变,但σx 将不断增大并超过σz 值,当土墙挤压土体使σx 增大到使土体达到被动极限平衡状态时,如图6-4的应力园O 3,σz 变为小主应力,σx 变为大主应力,即为朗肯被动土压力(p p )。
土体中产生的两组破裂面与水平面的夹角为245ϕ-︒。
朗肯主动土压力的计算根据土的极限平衡条件方程式σ1=σ3tg 2(45°+2ϕ)+2c ·tg(45°+2ϕ) σ3=σ1tg 2(45°-ϕ)-2c ·tg(45°-ϕ)a0K c 2z γ=(6-4)在z 0深度范围内p a 为负值,但土与墙之间不可能产生拉应力,说明在z 0深度范围内,填土对挡土墙不产生土压力。
墙背所受总主动土压力为P a ,其值为土压力分布图中的阴影部分面积,即γ+-γ=--γ=22c 2K cH 2K H 21)z H )(K c 2HK (21P a a 0a a a (6-5)2)填土为无粘性土(砂土)时根据极限平衡条件关系方程式,主动土压力为a a zK )245(ztg p 2γ=ϕ-︒γ= (6-6)上式说明主动土压力P a 沿墙高呈直线分布,即土压力为三角形分布,如图6-6所示。
主动土压力适用条件
主动土压力适用条件一、主动土压力的定义和形成条件主动土压力是指挡土墙在一定的位移条件下,土体对墙体施加的压力,其作用方向与墙体的位移方向相反。
要形成主动土压力,需要满足以下条件:1.挡土墙后土体处于极限平衡状态,即墙体在侧压力的作用下即将发生移动,但尚未发生。
2.墙体发生一定的位移,使土体受到挤压,产生反作用力。
这种位移可以是侧向位移或转动。
3.墙体后土体存在足够的抗剪强度,以支撑挡墙的推移力。
二、主动土压力的计算方法主动土压力的计算方法有多种,以下是常用的几种方法:1.库仑主动土压力公式:Ea=(1/2)γH²K。
其中,Ea为垂直方向上的主动土压力;γ为土壤重度;H为挡墙高度;K为库仑破裂角与45°之间的夹角。
该公式适用于无粘性土壤和砂性土壤。
2.朗肯主动土压力公式:Ea=γHKa。
其中,Ka为朗肯主动土压力系数,与土壤的内摩擦角、粘聚力和挡墙高度等因素有关。
该公式适用于粘性土壤。
3.弹性理论方法:基于弹性力学的基本原理,通过求解弹性方程来获得土压力的分布和大小。
这种方法适用于较复杂的情况,如非线性或非均质土壤。
4.数值分析方法:通过计算机模拟和数值计算来求解主动土压力问题。
常用的数值分析方法包括有限元法、有限差分法和边界元法等。
这种方法适用于具有复杂边界条件、非线性特性或动态加载的情况。
三、主动土压力的分布和影响因素主动土压力的分布取决于土壤的性质、挡土墙的位移方式和边界条件等因素。
一般来说,主动土压力在挡墙的底部达到最大值,并向挡墙的顶部逐渐减小。
影响主动土压力大小的因素主要包括以下几个方面:1.土壤性质与状态:土壤的密度、含水量、有机质含量和孔隙比等参数直接影响主动土压力的大小。
例如,密实度较高的土壤具有较大的抗剪强度,主动土压力相对较小。
2.挡土墙的位移方式和边界条件:挡土墙的位移方式和边界条件会影响土体对墙体的反作用力。
例如,挡墙的侧向位移或转动会使土体受到挤压,产生更大的反作用力。
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主动土压力是指土体由于自身的重力和内摩擦力对支撑结构施加的侧向压力,是土与支撑结构之间产生的相互作用力。
被动土压力是指土体由于支撑结构对其施加的侧向位移产生的反作用力。
主动土压力和被动土压力是土与支撑结构之间相互依存的,主动土压力存在的同时,支撑结构会对土体产生位移,从而形成被动土压力。
主动土压力的计算公式:根据库仑公式,土体的主动土压力与土的内摩擦角和有效土的重度有关。
当土壤处于稳定的状态下,主动土压力的计算公式可以使用库仑公式:Ka = (1 - sinφ)/ (1 + sinφ)其中,Ka为土的主动土压力系数,φ为土的内摩擦角。
当土壤处于不稳定状态下,土壤会发生一定的位移,此时主动土压力的计算公式可以使用布埃克斯公式:Kp = (1 - sinφ) / (1 + sinφ) * (1 - δ)其中,Kp为土的主动土压力系数,φ为土的内摩擦角,δ为土的位移系数。
被动土压力的计算公式:被动土压力的计算与主动土压力相比更为复杂,常使用简化方法进行估算。
其中一种常用的方法是考虑土的剪切模量和侧方向支撑结构的刚度,通过应力均衡原理进行计算。
以挡土墙为例,假设墙体与土壤之间存在一个垂直面,墙体高度为H,墙体倾斜角度为β,土壤密度为γ,土壤的无侧限抗压强度为c,挡土墙的自重为G。
根据应力均衡原理可以得到被动土压力的计算公式:F = Kp * γ * H * H * tan²(β/2) / 2 + c * B * H其中,F为被动土压力大小,Kp为土的被动土压力系数,γ为土的容重,H为挡土墙的高度,β为挡土墙的倾斜角度,B为挡土墙的宽度。
需要注意的是,土压力的计算还需要考虑土壤的附加应力、水对土壤的影响、土体的性质等因素,并且不同的土体和结构类型都有相应的计算方法和参数。
因此,在实际工程中,需要根据具体情况进行合理的土压力计算和设计。
土体主动、主动土压力概念及计算公式
[ 指南] 土体主动、主动土压力概念及计算公式主动土压力挡土墙向前移离填土,随着墙的位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐减小,当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力减至最小,称为主动土压力P。
a被动土压力挡土墙在外力作用下移向填土,随着墙位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐增大,当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力增至最大,称为被动土压力P。
上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较,p可用图6-2 来表示。
由图可知P,P,P。
poa朗肯基本理论朗肯土压力理论是英国学者朗肯(Rankin)1857 年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。
在其理论推导中, 首先作出以下基本假定。
(1) 挡土墙是刚性的墙背垂直;(2) 挡土墙的墙后填土表面水平;(3) 挡土墙的墙背光滑,不考虑墙背与填土之间的摩擦力。
把土体当作半无限空间的弹性体,而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平面,根据土体处于极限平衡状态的条件,求出挡土墙上的土压力。
如果挡土墙向填土方向移动压缩土体,ζ仍保持不变,但ζ将不断增大并超过Z 值,ZXZ当土墙挤压土体使Z增大到使土体达到被动极限平衡状态时,如图6-4的应力园O, Z x3z变为小主应力,Z变为大主应力,即为朗肯被动土压力(p) 。
土体中产生的两组破裂面与xp,45:, 水平面的夹角为。
2 朗肯主动土压力的计算根据土的极限平衡条件方程式,,2 Z =Z tg(45?+)+2c?tg(45?+) 1322,,2 Z =Z tg(45?-)-2c?tg(45?-) 3122土体处于主动极限平衡状态时,Z = Z = Y Z, Z = Z =p,代入上式得1z3xa1) 填土为粘性土时填土为粘性土时的朗肯主动土压力计算公式为,,2,ap= γztg(45?-)-2c?tg(45?-)= γzK-2c (6-3) aa22由公式(6-3) ,可知,主动土压力p 沿深度Z 呈直线分布,如图6-5 所示。
土主动被动土压力概念及计算公式
主动土压力挡土墙向前移离填土,随着墙的位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐减小,当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力减至最小,称为主动土压力P a。
被动土压力挡土墙在外力作用下移向填土,随着墙位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐增大,当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力增至最大,称为被动土压力P p。
上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较,可用图6-2来表示。
由图可知P p>P o>P a。
朗肯基本理论朗肯土压力理论是英国学者朗肯(Rankin)1857年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。
在其理论推导中,首先作出以下基本假定。
(1)挡土墙是刚性的墙背垂直;(2)挡土墙的墙后填土表面水平;(3)挡土墙的墙背光滑,不考虑墙背与填土之间的摩擦力。
把土体当作半无限空间的弹性体,而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平面,根据土体处于极限平衡状态的条件,求出挡土墙上的土压力。
如果挡土墙向填土方向移动压缩土体,σz 仍保持不变,但σx 将不断增大并超过σz 值,当土墙挤压土体使σx 增大到使土体达到被动极限平衡状态时,如图6-4的应力园O 3,σz 变为小主应力,σx 变为大主应力,即为朗肯被动土压力(p p )。
土体中产生的两组破裂面与水平面的夹角为245ϕ-︒。
朗肯主动土压力的计算根据土的极限平衡条件方程式σ1=σ3tg 2(45°+2ϕ)+2c ·tg(45°+2ϕ)σ3=σ1tg2(45°-ϕ)-2c·tg(45°-2ϕ)2土体处于主动极限平衡状态时,σ1=σz=γz,σ3=σx=p a,代入上式得1)填土为粘性土时填土为粘性土时的朗肯主动土压力计算公式为p a=γztg2(45°-ϕ)-2c·tg(45°2-ϕ)=γzK a-2c a K(6-3)2由公式(6-3),可知,主动土压力p a沿深度Z呈直线分布,如图6-5所示。
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。
土体主动主动土压力概念及计算公式
土体主动主动土压力概念及计算公式土体主动和主动土压力是土力学中的基本概念,用于描述土体与邻近结构或土体之间的相互作用。
主动土压力是指土体对邻近结构或其他土体施加的水平力,而主动则表示土体对这种力的产生。
这两个概念在各种土木工程项目中都具有重要的应用价值,如基坑开挖、挡土墙、土质坝、坡体稳定分析等。
主动土压力产生的原因主要有两个:土体自重和土体抗剪力的存在。
土体自重是指土体在重力作用下存在的压力,而土体抗剪力是指土体内部颗粒之间的摩擦力。
这两种力共同作用下,土体会发生变形,产生土压力。
计算主动土压力的公式应该根据具体情况而定,常用的方法有两种:排土体法和叠靶法。
排土体法是指将土体划分成一系列薄壁的土体层,然后计算每一层所施加的土压力。
具体计算公式为:Pa=Ka·γ·H^2/2其中,Pa为土体层的主动土压力,Ka为主动土压力系数,γ为土体的单位体积重量,H为土体层的高度。
主动土压力系数Ka的计算可以采用多种方法,如考虑土壤内摩擦角,计算均匀排土体和倾向排土体的系数等。
常用的主动土压力系数如下:对于均匀排土体:Ka = (1 - sinφ) / (1 + sinφ)对于倾向排土体:Ka = (1 - sinφ) / (1 + sinφ) · K其中,φ为土壤的内摩擦角,K为一个与倾角有关的修正系数。
叠靶法是指根据土压力的分布规律,将整个土体划分成一系列等高的水平层面,然后根据各层面上的压力分布情况,计算每一层面上的土压力。
这种方法适用于土体内部的地下水水平。
总之,土体主动和主动土压力是土力学中重要的概念,通过合理的计算方法,可以对土体与结构或土体之间的相互作用进行合理估计,为土木工程项目的设计和施工提供科学依据。
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。
土主动、被动土压力概念及计算公式.
基本原理
库伦于1776年根据研究挡土墙墙后滑动土楔体的静力平衡条件,提出了计算土压力的理论。他假定挡土墙是刚性的,墙后填土是无粘性土。当墙背移离或移向填土,墙后土体达到极限平衡状态时,填后填土是以一个三角形滑动土楔体的形式,沿墙背和填土土体中某一滑裂平面通过墙踵同时向下发生滑动。根据三角形土楔的力系平衡条件,求出挡土墙对滑动土楔的支承反力,从而解出挡土墙墙背所受的总土压力。
墙背所受总主动土压力为P a ,其值为土压力分布图中的阴影部分面积,即
γ+-γ=--γ=
22c 2K cH 2K H 21z H (K c 2HK (2
1
P a a 0a a a (6-5
2填土为无粘性土(砂土时
根据极限平衡条件关系方程式,主动土压力为
a a zK 2
45(ztg p 2γ=ϕ
-︒γ= (6-6
p p p K c zK tg c ztg p 22
45(2245(2+=+︒⋅++︒=γϕ
ϕγ (6-8
填土为无粘性土时
p p zK ztg p γϕ
γ=+
︒=2
45(2 (6-9
式中: P p ——沿墙高分布的土压力强度,kPa ;
K p ——被动土压力系数,2
45(2
ϕ
+
=tg Kp ;
其余符号同前。
取土楔ABC为脱离体,作用于滑动土楔体上的力有:①是墙对土楔的反力P ,其作用方向与墙背面的法线成δ角(δ角为墙与土之间的外摩擦角,称墙摩擦角;②是滑动面PC上的反力R ,其方向与BC面的法线φ角(φ为土的内摩擦角;③是土楔ABC的重力W。根据静力平衡条件W、P、R三力可构成力的平衡三角形。利用正弦定理,得:
土体主动、主动土压力概念及计算公式
[指南]土体主动、主动土压力概念及计算公式主动土压力挡土墙向前移离填土,随着墙的位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐减小,当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力减至最小,称为主动土压力P。
a被动土压力挡土墙在外力作用下移向填土,随着墙位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐增大,当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力增至最大,称为被动土压力P。
上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较,p可用图6-2来表示。
由图可知P,P,P。
poa朗肯基本理论朗肯土压力理论是英国学者朗肯(Rankin)1857年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。
在其理论推导中,首先作出以下基本假定。
(1)挡土墙是刚性的墙背垂直;(2)挡土墙的墙后填土表面水平;(3)挡土墙的墙背光滑,不考虑墙背与填土之间的摩擦力。
把土体当作半无限空间的弹性体,而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平面,根据土体处于极限平衡状态的条件,求出挡土墙上的土压力。
如果挡土墙向填土方向移动压缩土体,ζ仍保持不变,但ζ将不断增大并超过ζ值,zxz当土墙挤压土体使ζ增大到使土体达到被动极限平衡状态时,如图6-4的应力园O,ζx3z变为小主应力,ζ变为大主应力,即为朗肯被动土压力(p)。
土体中产生的两组破裂面与xp,45:,水平面的夹角为。
2朗肯主动土压力的计算根据土的极限平衡条件方程式,,2ζ=ζtg(45?+)+2c?tg(45?+) 1322,,2ζ=ζtg(45?-)-2c?tg(45?-) 3122土体处于主动极限平衡状态时,ζ=ζ=γz,ζ=ζ=p,代入上式得 1z3xa1)填土为粘性土时填土为粘性土时的朗肯主动土压力计算公式为,,2,ap=γztg(45?-)-2c?tg(45?-)=γzK-2c (6-3) aa22由公式(6-3),可知,主动土压力p沿深度Z呈直线分布,如图6-5所示。
主动土压力计算公式ka6
主动土压力计算公式ka6
主动土压力计算公式ka6
根据Ka6公式,主动土压力可以通过如下公式来计算:
P = 0.5 * γ * H * H * Ka * (1-sinδ)/(1+sinδ)
其中,P是主动土压力,γ是土壤的单位体积重量,H是土压力的高度,Ka是活动土压力系数,δ是土壤的内摩擦角。
下面是对公式中各参数的详细说明:
γ:土壤的单位体积重量。
它是指土壤在单位体积下的重量。
常见的土壤的单位体积重量有很多,可以通过实测或者查阅相关资料来获得。
H:土压力的高度。
指土壤的高度,也可以理解为土体的有效厚度。
通常需要根据具体情况进行测量或者估计。
Ka:活动土压力系数。
活动土压力系数是指土壤在受力作用下所产生的土压力相对于排土力的比例。
它是主动土压力的一个重要参数,其数值通常需要根据土壤的性质和结构墙壁的条件来确定。
δ:土壤的内摩擦角。
内摩擦角是指土壤在受到剪切力作用时所能承受的最大抗剪切能力。
它是土壤力学中一个重要的参数,也是主动土压力计算中的一个关键因素。
在实际应用中,上述公式中的参数需要通过实验室试验、现场观测或者已有的文献资料来获取。
同时,需要根据具体的工程情况和土壤条件,对公式中的参数进行适当的调整和修正。
总的来说,Ka6公式是一种常见且广泛应用的主动土压力计算方法。
通过对该公式的合理使用和参数的准确选取,可以有效地计算出土壤对结构墙壁或其他结构物所施加的主动土压力,为主动土压力的设计和施工提供重要参考。
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体在受到外界荷载作用时所产生的压力,主动土压力是土体对结构体施加的压力,被动土压力是结构体对土体施加的压力。
在土体与结构体的相互作用中,主动土压力会导致结构的变形,而被动土压力则会导致土体内部的应力分布。
土体主动土压力的计算公式可以使用库尔曼公式(Coulomb's equation)来进行估算。
库尔曼公式是一个经验公式,它描述了土体内部应力状态与土体属性之间的关系。
其公式如下:Pa=Ka*γ*H*H/2其中,Pa为主动土压力,Ka为活动土压力系数,γ为土体的单位体积重量,H为土体的高度。
活动土压力系数Ka是一个和土体性质有关的参数,它表示了土体的内摩擦角度和地面倾斜角度之间的关系。
常见的计算Ka的方法有查表法、试验法和根据土壤层理进行推测等。
土体被动土压力的计算公式可以使用考虑摩擦角的库尔曼公式(Coulomb's equation considering friction angle)来进行估算。
该公式如下:Pp=Kp*γ*H*H/2其中,Pp为被动土压力,Kp为被动土压力系数,γ为土体的单位体积重量,H为土体的高度。
被动土压力系数Kp是一个和土体性质有关的参数,它表示了土体与结构体之间的摩擦阻力和结构体摩擦角度之间的关系。
常见的计算Kp的方法有查表法、试验法和根据结构体材料进行推测等。
需要注意的是,土体主动和被动土压力都是一种估算值,实际情况可能会有一定的偏差。
在工程设计中,还需要考虑土体颗粒间的相互摩擦力、土体自重、结构体的变形等因素,综合考虑后确定土体主动和被动土压力的具体数值。
总之,土体主动被动土压力的概念是描述土体在受到外界荷载作用时所产生的压力,计算公式可以使用库尔曼公式来进行估算。
活动土压力系数和被动土压力系数是与土体属性有关的参数,需要根据实际情况进行计算。
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。
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[ 指南] 土体主动、主动土压力概念及计算公式主动土压力
挡土墙向前移离填土,随着墙的位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐减小,当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力减至最小,称为主动土压力P。
a
被动土压力
挡土墙在外力作用下移向填土,随着墙位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐增大,当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力增至最大,称为被动土压力P。
上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较,p
可用图6-2 来表示。
由图可知P,P,P。
poa
朗肯基本理论
朗肯土压力理论是英国学者朗肯(Rankin)1857 年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。
在其理论推导中, 首先作出以下基本假定。
(1) 挡土墙是刚性的墙背垂直;
(2) 挡土墙的墙后填土表面水平;
(3) 挡土墙的墙背光滑,不考虑墙背与填土之间的摩擦力。
把土体当作半无限空
间的弹性体,而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平
面,根据土体处于极限平衡状态的条件,求出挡土墙上的土压力。
如果挡土墙向填土方向移动压缩土体,Z仍保持不变,但Z将不断增大并超
过Z值,ZXZ当土墙挤压土体使z增大到使土体达到被动极限平衡状态时,如图
6-4的应力园O, Z x3z变为小主应力,Z变为大主应力,即为朗肯被动土压力
(p) 。
土体中产生的两组破裂面与xp
,45:, 水平面的夹角为。
2 朗肯主动土压力的计算
根据土的极限平衡条件方程式
,,2 Z =Z tg(45?+)+2c?tg(45?+) 1322
,,2 Z =Z tg(45?-)-2c?tg(45?-) 3122
土体处于主动极限平衡状态时,Z = Z =Y z, Z = Z =p,代入上式得1z3xa
1) 填土为粘性土时
填土为粘性土时的朗肯主动土压力计算公式为
,,2,ap= 丫ztg(45?-)-2c?tg(45?-)= 丫zK-2c (6-3) aa22
由公式(6-3) ,可知,主动土压力p 沿深度Z 呈直线分布,如图6-5 所示。
a
(一)Z
0 ZH-H30 HZPa-3 H
丫2cHKa?Ka
图5,5 粘性土主动土压力分布图
当z=H 时p=Y HK-2cK aaa
在图中,压力为零的深度z,可由p=0的条件代入式(6-3)求得Oa
2cz, (6-4) 0,Ka
在z 深度范围内p 为负值,但土与墙之间不可能产生拉应力,说明在z 深度范围内,OaO
填土对挡土墙不产生土压力。
墙背所受总主动土压力为P,其值为土压力分布图中的
,aaHK2cHK,2
阴影部分面积,即a
1aaaO,,,,P(HK2cK)(Hz)2 (6-5) 212c2,,,
2) 填土为无粘性土( 砂土) 时
根据极限平衡条件关系方程式,主动土压力为
,2pa,,ztg(45:,),,zKa (6-6) 2
上式说明主动土压力P 沿墙高呈直线分布,即土压力为三角形分布,如图6-6 所示。
a
墙背上所受的总主动土压力为三角形的面积,即
12 (6-7)Pa,,HKa2
1HP的作用方向应垂直墙背,作用点在距墙底处。
a3
朗肯被动土压力计算
从朗肯土压力理论的基本原理可知,当土体处于被动极限平衡状态时,根据土的极限平
衡条件式可得被动土压力强度Z =p, Z = Z =rz,填土为粘性土时1p3z
,,2 (6-8) pp,,ztg(45: ,) ,2c,tg(45: ,),,zKp ,2cKp22
填土为无粘性土时
,2 (6-9)pp,,ztg(45: ,),,zKp2
式中: P ——沿墙高分布的土压力强度,kPa; p
,2Kp,tg(45 ,)K ------- 被动土压力系数,;p2其余符号同前。
关于被动土压力的分布图形,分别见图6-7 及图6-8。
填土为粘性土时的总被动土压力为
12 (6-10) Pp,,HKp ,2cHKp2
填土为无粘土时的总被动土压力为
12 (6-11) Pp,,HKp2
作用方向和作用点的位置分别如图6-7、图6-8上所标示的方向和作用点;计算
单位为kN/m。
库伦土压力理论
基本原理
库伦于1776 年根据研究挡土墙墙后滑动土楔体的静力平衡条件,提出了计算土压力的理论。
他假定挡土墙是刚性的,墙后填土是无粘性土。
当墙背移离或移向填土,墙后土体达到极限平衡状态时,填后填土是以一个三角形滑动土楔体的形式,沿墙背和填土土体中某一滑裂平面通过墙踵同时向下发生滑动。
根据三角形土楔的力系平衡条件,求出挡土墙对滑动土楔的支承反力,从而解出挡土墙墙背所受的总土压力。
主动土压力的计算
如图6-9所示挡土墙,已知墙背AB倾斜,与竖直线的夹角为&,填土表面AC 是一平面,与水平面的夹角为B,若墙背受土推向前移动,当墙后土体达到主动
极限平衡状态时,整个土体沿着墙背AB和滑动面BC同时下滑,形成一个滑动的楔体?ABC假设滑动面BC与水平
面的夹角为a,不考虑楔体本身的压缩变形。
取土楔ABC为脱离体,作用于滑动土楔体上的力有:?是墙对土楔的反力P,其作用方向与墙背面的法线成S角(S角为墙与土之间的外摩擦角,称墙摩擦角);?是滑动面PC上的反力R,其方向与BC面的法线©角(©为土的内摩擦角);?是土楔ABC 的重力W根据静力平衡条件W P、R三力可构成力的平衡三角形。
利用正弦定理,得:
PW, ,,sin(,,,)sin180:,(, ,,,,) Wsin(,,,)P, 所以(6-12) sin(, ,,,,) 其中书=90?-( S + © )
假定不同的a角可画出不同的滑动面,就可得出不同的P值,但是,只有产生最大的P值的滑动面才是最危险的假设滑动面,P大小相等、方向相反的力,即为作用于墙背的主动土压力,以P 表之。
a
对于已确定的挡土墙和填土来说,©、3、&和B均为已知,只有a角是任意假定的,
dP,0当a发生变化,则W也随之变化,P与R亦随之变化。
P是a的函数,按的条件,用d,数解法可求出P最大值时的a角,然后代入式(6-12)求得主动土压力的:
2.. 11cos(,)22,Pa,,HKa,PaH 222 ,,,,,, ,,,,sin ,
sin,2,,,coscos(,)1 ,,, ,,,,cos, ,,cos,,, ,,
(6-13)
式中:丫、©——分别为填土的重度与内摩擦角;
& ――墙背与铅直线的夹角。
以铅直线为准,顺时针为负,称仰斜;反时针为正,称俯斜;
3 ――墙摩擦角,由试验或按规范确定。
我国交通部重力式码头设计规范的规
定
22, 是:? 俯斜的混凝土或砌体墙采用,;? 阶梯形墙采用;? 垂直的混凝土或砌体,,233
,, 采用, 。
32
B――填土表面与水平面所成坡角;
K――主动土压力系数,无因次,为©、£、B、3的函数。
可用下式计算;a
2., cos(,) ,Ka2 ,,,,,,sin(,)sin(,)2,,,coscos(,)
1 ,,,cos(, ,,)cos(, ,,)
若填土面水平,墙背铅直光滑。
即 B =0, & =0, © 0=0时,公式(6-13)即变
为
1,22P,Htg(45:,) ,a22
此式与填土为砂性土时的朗肯土压力公式相同。
由此可见,在一定的条件,两种土压力理论得到的结果是相同的。
由式(6-13)可知,P的大小与墙高的平方成正比,所以土压力强度是按三角形分布的。
a
1P的作用点距墙底为墙高的。
按库伦理论得出的土压力P分布如图6-10所示。
土压力的aa3
方向与水平面成(£ +S )角。
深度Z处的土压力强度为
1dPda,,2 (6-14) p,,,zKa,,zKaaz,,2dzdz,,
注意,此式是P对铅直深度Z微分得来,p只能代表作用在墙背的铅直投影高度上的aaz
某一点的土压力强度。
被动土压力的计算
被动土压力计算公式的推导,与推导主动土压力公式相同,挡土墙在外力作用下移向填土,当填土达到被动极限平衡状态时,便可求得被动土压力计算公式为12Pp,,HKp (6-15) 2
式中:K——被动土压力系数,可用下式计算;P
2,, cos( ,),Kp
2,,,,,,sin( ,)sin( ,)2,,,coscos(,)1,,,cos(,,,)cos(,,,) ,,
关于朗肯和库伦土压力理论的简单说明
1)朗肯和库伦土压力理论都是由墙后填土处于极限平衡状态的条件得到的。
但朗肯理论求得是墙背各点土压力强度分布,而库伦理论求得是墙背上的总土压力。
2)朗肯理论在其推导过程中忽视了墙背与填土之间的摩擦力,认为墙背是光滑的,计算的主动土压力误差偏大,被动土压力误差偏小,而库伦理论考虑了这一点,所以,主动土压力接近于实际值,但被动土压力因为假定滑动面是平面误差较大,因此,一般不用库伦理论计算被动土压力。
3)朗肯理论适用于填土表面为水平的无粘性土或粘性土的土压力计算,而库伦
理论只适用于填土表面为水平或倾斜的无粘性土,对无粘性土只能用图解法计算。