挡土结构物上的土压力概论

•朗肯主动土压力计算－填土为粘性土
－ z0
z0
2c Ka
H
Ea
1 3
(H
-
z0
)
总主动土压力
pa HKa - 2c Ka
Ea
1 2
(HKa
- 2c
Ka )(H - z0 )
1 2
H
2Ka
-
2cH
2c2
Ka
6.3 朗肯土压力理论
•朗肯被动土压力计算－填土为无粘性土（砂土）
竖向应力为小主应力
s 3 s v z
s1
z
pa=s3
s 3 s h pa
无粘性土的极限平衡条件
45+/2
s 3 s1tg 2 (45 - / 2)
于是：主动土压力强度
pa s h s 3 z tg 2 (45 - / 2)
pa=s3f K0sv
sv=z s
6.3 朗肯土压力理论 •朗肯主动土压力计算－填土为无粘性土（砂土）
挡土结构物上的土压力
本章目录
6.1 概述 6.2 静止土压力计算 6.3 朗肯(Rankine)土压力理论 6.4 库仑(Coulomb)土压力理论 6.5 两种土压力理论的比较 6.6 几种常见的主动土压力计算
6.1 概述
•挡土结构物(挡土墙)
用来支撑天然或人工斜坡不 致坍塌以保持土体稳定性，或使 部分侧向荷载传递分散到填土上 的一种结构物。
6.3 朗肯土压力理论 •朗肯主动土压力计算－填土为粘性土
主动土压力强度 负号
－ z0
pa z Ka - 2c Ka
Ka tg2 (45 - / 2)
－朗肯主动土压力系数
2c
z0 Ka
z0
z<z0 pa 0 z>z0 pa z Ka - 2c Ka
45+/2
6.3 朗肯土压力理论
z
p0 K0z
H
E0
1H 3
K 0H
总静止土压力
E0
1 2
K0H来自百度文库
2
6.3 朗肯土压力理论
1 朗肯极限平衡应力状态
自重应力作用下，半无限土体内各点的应力从 弹性平衡状态发展为极限平衡状态的情况。
s1
s3
45+/2
主动极限平衡应力状态
s3f K0sv sv=z s
6.3 朗肯土压力理论
s13 s31
被动土压力强度
pp z tg2(45 / 2)
s3 pp=s1
z
pp zKp Kp tg2(45 / 2)
－朗肯被动土压力系数
总被动土压力
Ep
1 2
K pH 2
45-/2
Ep K p H 2 / 2
竖向应力为大主应力
s1 s v z
水平向应力为小主应力
s 3 s h pa
pa=s3f K0sv sv=z s
粘性土的极限平衡条件
s 3 s1tg 2 (45 - / 2) - 2c tg(45 - / 2)
于是：主动土压力强度
pa s h s 3 z tg 2 (45 - / 2) - 2c tg(45 - / 2)
H
1~5%
E0
H
Ea
+
H
1~5 %0
6.1 概述
土压力的类型
挡土墙所受土压力 的大小并不是一个 常数，而是随位移 量的变化而变化。
静止土压力 E0：坚硬地基上，断面较大 主动土压力 Ea：一般挡土墙 被动土压力 Ep: 桥台
桥面
E
拱桥桥台
6.2 静止土压力计算
静止土压力
– 墙体不发生任何位移
45-/2
被动极限平衡应力状态
K0sv sv=z
s1f s
6.3 朗肯土压力理论
2 朗肯土压力计算 假定： 墙背垂直光滑，填土表面水平
sv
z
H
sh
于是： sv、 sh为主应力，且sv=z
6.3 朗肯土压力理论
•朗肯主动土压力计算－填土为无粘性土（砂土）
竖向应力为大主应力
s1 s v z
水平向应力为小主应力
=0
相当于天然地基土的应力 状态（侧限状态）
——k0 应力状态
地下室
嵌岩的挡土墙
6.2 静止土压力计算
z
sv
p0=sh
sh
sv
s v z s h K0z
p0 s h K0z
K0: 静止土压力系数
对于侧限应力状态，理论上：K0n/(1-n) 由于土的 n很难确定，K0常用经验公式计算
对于砂土、正常固结粘土 K0 1 - sin
•挡土结构物上的土压力
由于土体自重、土上荷载或 结构物的侧向挤压作用，挡土结 构物所承受的来自墙后填土的侧 向压力。
6.1 概述
E
地下室
填土
E
桥面
E
地下室侧墙 重力式挡土墙
拱桥桥台
挡土墙的支几挡撑土土种墙坡的类型
填土
粮食仓库 E
味精瓶 苹果箱
堤岸挡土墙
填土
E
6.1 概述
刚性挡土墙
➢本身变形极小，只能发生整体位移
6.2 静止土压力计算
z
sv
p0=sh
sh
sv
K0 1 - sin
s1 s v z s 3 s h K0z
s1 -s 3 1- K0 sin s1 s 3 1 K0 2 - sin
极限平衡状态：
s1 - s 3 sin s1 s3
sf s
s1 s
6.2 静止土压力计算 静止土压力计算
水平向应力为大主应力
s3
z
pp=s1
s1 sh pp
无粘性土的极限平衡条件
s 3 s1tg 2 (45 - / 2) s1 s 3tg 2 (45 / 2)
于是：被动土压力强度
pp s h s1 z tg2(45 / 2)
45-/2
K0sv sv=z
s pp=s1f
6.3 朗肯土压力理论 •朗肯被动土压力计算－填土为无粘性土（砂土）
土压力计算比较简单，其它类型的土压力计算 大都以刚性墙为依据
•本章要讨论的中心问题
刚性挡土墙上的土压力性质及土压力计算，包 括土压力的大小、方向、分布及合力作用点
6.1 概述 墙体位移与土压力类型
6.1 概述 墙体位移与土压力类型
E
静止土压力 E0
主动土压力 Ea
被动土压力 Ep
_ H
土压力 E Ep
主动土压力强度
pa z tg 2 (45 - / 2)
pa z Ka Ka tg2 (45 - / 2)
－朗肯主动土压力系数
总主动土压力
Ea
1 2
KaH
2
s1
z
pa=s3
45+/2
Ea Ka H 2 / 2
1H 3
pa KaH
6.3 朗肯土压力理论
•朗肯主动土压力计算－填土为粘性土
重力式
悬臂式
扶壁式
锚拉式 （锚碇式）
6.1 概述
刚性挡土墙的位移及土压力分布
6.1 概述
柔性挡土墙
➢本身会发生变形，墙上土压力分布形式复杂
锚杆 板桩
板桩变形
板桩上土压力 实测 计算
6.1 概述
临时支撑
➢土压力分布受施工过程和变位条件的影响
临时支撑系统的位移及土压力分布
6.1 概述
•刚性挡土墙