土压力计算 PPT

第二节 库仑理论及主动土压力
基本假设
（1）滑动面为通过墙锺B的平面BC； （2）墙后填土是理想的散粒体，c＝0； （3）滑动土楔体ABC是刚体，本身不产生压缩变形。
E G sin(90 ) sin( )

适用范围
（1）库仑理论较适用于砂性土，计算所得主动土压力与实际 情况比较接近。应用于粘性土时，计算误差并不太大，常常采用 “换算内摩阻角法” 计算。
上墙 下墙
1、延长墙背法
（1）首先将AB段墙背视为挡 土墙单斜向墙背，计算其主动 土压力强度分布，图中abd。
（2）延长BC段墙背与填土表 面相交于c’，视Cc’ 为新的假
想墙背，土压力强度分布如图
中c’ef。
（3）最后取土压力分布图
aefgda来表示折线形墙背的主
动土压力分布图。
2、力多边形法
D

arctan(tan


c

)

arctan(tan


c
H
)
（3）根据土压力相等的概念
粘性土土压力：来自百度文库
Ea

1 h2
2
tan 2 (45

2
)
2ch tan( 45


2
)
2c 2

按等值内摩擦角计算土压力：
Ea

1
2
tan2 (45
D
2
)h2
D

245

第三节 第二破裂面土压力
1、出现第二破裂面的条件：
墙背土压力 计算图示
① 墙背或假想墙背的倾角大于第二破裂面倾角；即墙面不妨碍 第二破裂面的产生；
② 在墙背或假想墙背上产生的抗滑力必须大于其下滑力。即：
Ex tan( 1 ) W E y
2、第二破裂面土压力公式推导
Ea f (i ,i ) Ex f (i ,i )
0
2Ex

2 i

2Ex

2 i


2Ex
i
i
2
0
3、第二破裂面土压力的计算步骤 ① 首先假定破裂面出现的位置； ② 按相应的公式计算破裂角； ③ 以计算结果验证所假设的破裂面位置是否相符； ④ 如不相符，重新假设，再作计算，直至二者相符； ⑤ 若验证结果同时符合两种假设边界条件，取水平土压力较大
求E2最大值，令dE2/dθ=0，得：
由于力多边形法分析折线形挡土墙下墙土压力计算是满足
了楔体静思力考平衡：中比的较力矢两量种闭土合条压件力，计用此算法方推法导出。的下墙土
压力计算公式来计算下墙土压力较为合理。
3、公路路基近似法
上墙墙后的填料 视作均布的超载
下墙土压力超载范围由上 下墙的破裂角确定
根据挡土构筑物侧向位移方向和大小可分为三种典型 的土压力。
土压力与挡土墙位移的关系
土压力计算方法
土压力计算方法主要有库仑法、朗金法、图解法等， 其中库仑法应用最广，常用来计算非粘性土作填料的重力 式挡墙的土压力；对于粘性土的土压力计算，也多采用基 于库仑理论的计算方法。
目前，我国公路、铁路挡土墙设计，一般采用库仑理 论推导出来的相应公式计算土压力。
者作为采用的计算值。若验证结果证明不会出现第二破裂面 时，按一般库仑公式进行计算； ⑥ 根据计算所得破裂角计算作用于第二破裂面上的土压力及其 作用点位置。
第四节 折线形墙背土压力
上墙一般按库 仑土压力公式计算， 如出现第二破裂面， 按第二破裂面土压 力公式计算。
下墙一般采用 力多边形或延长墙 背法计算。
与填土间的粘结力忽略不计(数值较小且偏于安全)。
高膨胀性土和高塑性土均不能采用该方法计算土压力。
裂缝深度
2c

hc

tan(45 ) 2
hc'

hc

h0

2c

tan(45


2
)
h0
墙后填料受局部荷载作 用时，不考虑其对裂缝 深度的影响。
土压力计算
Ec Ea Ec'
Ea
W
cos(i ) sin[(i ) (i
)]
W
Ex tan(i ) tan(i )
取Ex等于最大值为出现第二破裂面的极值条件，可得：
E x 0
i
E x 0
i
并满足条件：
2Ex

2 i
0
2Ex

2 i
计算主动土压力时，可先假定 破裂面交于荷载内，选择相应公式 计算破裂角，再利用计算破裂角校 核破裂面是否与假定相符，如不相 符，重新假定破裂面，再按相应公 式计算；
如按破裂面交于荷载内计算出 的破裂角交于荷载外，而按破裂面 交于荷载外计算出的破裂角交于荷 载内，则按破裂面交于荷载外边缘 计算破裂角及主动土压力。
第二章 土压力计算
静止土压力 主动土压力 被动土压力 朗金土压力理论 库仑土压力理论
挡土结构物
支撑建筑 物周围填 土的挡土 墙
第一节 概 述
桥台
边坡挡 土墙
基坑围 护结构
隧道 码头
挡土构筑物都承受着来自与土体接触面的侧向土压力。 土体作用在挡土墙上的侧向压力称为土压力。
土压力计算包括
1、土压力大小； 2、方向； 3、合力作用点； 4、土压力分布规律。
arctantan(45
)
2
2c
h
等值内摩擦角误差较大，在低墙偏于保守，高
墙偏于危险。
2、力多边形法 用库仑理论计算粘性土土压力的力多边形法与推导
砂性土土压力计算公式的不同之处在于：
（1）考虑深度hc为垂直裂缝区，不计此范围内的土
压力； （2）考虑了破裂面上的粘结力。为简化计算，墙背
（2）库仑理论仅适用于刚性墙。柱板式、锚杆式和加筋土等 柔性挡墙，可作某些近似假设后按库仑理论计算。
（3）库仑理论用于仰斜墙背时，墙背坡度以不缓于 1:0.3或 1:0.35为宜，以免出现较大误差，并偏于安全。
（4）天然土坡或墙后地面坡度i 大于土的内摩擦角时，不能
采用库仑方法求解。
一般情况下的主动土压力计算公式
第五节 粘性土土压力计算
当墙后填土为粘性土时，由于粘结力的存在，致使 土压力减少。采用库仑理论分析时，主要有等效内摩擦 角法和力多边形法。
1、等效内摩擦角法
将粘性土的内聚力折算成内摩擦角，折算后的内摩 擦角称为等效内摩擦角或等值内摩擦角。
主要方法有：
（1）增大粘性土内摩擦角
（2）根据抗剪强度相等的原理 抗剪强度： f c tan 等值抗剪强度： f tan D