挡土墙上土压力的计算
4.0米高重力式挡墙验算(土压力计算方式：静止)
4.O 米高重力式挡墙验算(土压力计算方式：静止)重力式挡墙验算计算项目：重力式挡墙1计算时间:2023-03-0714:32:04星期二 执行规范：《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002),本文简称《边坡规范》 《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001),本文简称《荷载规范》 《建筑抗震设计规范》(GB500U-2010),本文简称《抗震规范》《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010),本文简称《混凝土规范》《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002),本文简称《基础规范》《砌体结构设计规范》(GB50003-2001),本文简称《砌体规范》［已知条件］ 1.基本信息边坡类型 土质边坡 边坡等级 二级墙身高(m) 4.000 采用扩展墙趾台阶 √ 墙顶宽(m)1.200卜台阶尺寸bl(m)0.600]TJ TJ TJ TJ TJ 1 2 3 4 5 6 ΓL ΓL ΓL ΓL ΓL ΓL3.荷载信息场地环境一般地区土压力计算方法静止［计算内容］(1)墙身力系计算(2)滑动稳定性验算(3)倾覆稳定性验算(4)地基承载力及偏心距验算(5)基础强度验算(6)墙底截面强度验算(7)台顶截面强度验算［计算结果］一、【组合1】(一)作用在挡土墙上的力系计算1岩土压力计算(1)合力按假想墙背计算静止土压力：Ea=153.131(kN)Ex=153.131(kN)Ey=O.000(kN)作用点高度Zy=I.671(m)(2)分布岩土压力分布见左侧结果图。
2墙身重力计算墙身截面积=11.085(m2)重量=277.133(kN)重心至墙趾的水平距离=2.213(m)3墙背与假想墙背之间土楔重(包括超载)=62.834(kN)重心坐标⑵036,T.671)(相对于墙面坡上角点)(二)滑动稳定性验算基底摩擦系数=0.200因墙下基础为钢筋混凝土底板，所以需要验算基础底面的滑移稳定性基础截面积=2.947(m2)基础重量Wj=73.671(kN)采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下：基底倾斜角度=14.036(度)总竖向力=413.638(kN),在基底面的法向分量=401.288(kN),切向分量=100.322(kN)总水平力二153.131(kN),在基底面的法向分量二37.140(kN),切向分量二148.559(kN)滑移力=48.237(kN)抗滑力=87.686(kN)滑移验算满足：KC=1.818>1,300地基土摩擦系数=0.500地基±±楔重=58.600(kN)地基土层水平向:滑移力=153.131(kN)抗滑力=236.119(kN)地基土层水平向：滑移验算满足：K c2=1.542>1,300(三)倾覆稳定性验算相对于墙趾点：墙身重力的力臂=2.213(m)Ey的力臂=4.053(m)EX的力臂=0.658(m)墙背与第二破裂面(或假想墙背)之间土重的力臂=3.636(m)基础为钢筋混凝土底板，验算挡土墙绕基础趾点倾覆稳定性基础截面积=2.947(m2)基础重量Wj=73.671kN基础重心距离基础趾点的水平距离=2.516(m)倾覆力矩=160.150(kN-m)抗倾覆力矩=1340.486(kN-m)倾覆验算满足:Ko=8.370>1.600(四)地基承载力及偏心距验算基础类型为钢筋碎底板，验算底板下偏心距及压应力基础截面积=2.947(m2)基础重量Wj=73.671(kN)取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距相对于墙趾点：总竖向力(标准值)=438.428(kN)总弯矩(标准值)=1180.336(kN-m)力臂Zn=2.692(m) 基础底面宽度B=4.97基In)偏心距e=-0.203(m)(右偏)作用于基底的合力偏心距验算满足：e=0.203≤0.250X4.978=l.245(m)基底压力(标准值)：墙趾=66.506(kPa)墙踵=109.638(kPa)地基平均承载力验算满足：Pk=88.072≤f a=150.000(kPa)基础边缘地基承载力验算满足：Pi=IO9.638W1.2f∙=l.2X150.000=180.000(kPa)(五)基础强度验算基础为钢筋混凝土底板，需要作强度验算基础截面积=2.947(m2)基础重量Wj=73.671(kN)取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距基础底面宽度B=4.97基In)偏心距e=-0.203(m)(右偏)基础底面合力作用点距离趾点的距离Zn=2.692(m)基础底压力(设计值)：趾部=66.506(kPa)踵部=109.638(kPa)悬臂根部=73.437(kPa) 重要性系数Yo=1.000混凝土底板基础悬臂端部强度验算:截面高度：H'=0.600(m)截面弯矩：M=10.337(kN-m)截面剪力：Q=27.342(kN)纵向受拉钢筋：AS=&aιfebho∕f y=52mm2P=0.01%<P Mln=0.20%按构造配筋As=1200mm2抗剪截面验算：V=27.34kN<0.250BCfCbhO=I636.25kN截面满足抗剪承载力验算：27.34(kN)≤0.7βh ftbho=488.95(kN)满足(六)墙底截面强度验算1岩土压力不重新计算2墙身重力计算墙身截面积=9.160(m2)重量=229.000(kN)重心至墙趾的水平距离=2.128(m)3墙背与假想墙背之间土楔重(包括超载)=40.000(kN)重心坐标(1.867,T.333)(相对于墙面坡上角点)4截面验算相对于验算截面外边缘：墙身重力的力臂=2.128(m)Ey的力臂=3.636(m)EX的力臂=0.658(m)相对于截面趾点：总竖向力(设计值)=267.283(kN)总弯矩(设计值)=525.827(kN-m)力臂Zn=1.967(m)截面宽度B=3.800(m)偏心距e=-0.067面)(右偏)截面上偏心距验算满足：e=0.067≤0.225X3.800=0.855(m)重要性系数YO=1.000验算截面上的轴向压力设计值N=267.283(kN)素混凝土构件的稳定系数6=1.000每沿米混凝土受压区面积A'c=3.935(m2)素混凝土轴心抗压强度设计值=10115.0(kPa)受压承载力验算满足：YON=267.283<Φf c<A,c=39798.645(kN)重要性系数Yo=1.000验算截面上的剪力设计值V=38.283(kN)轴向压力设计值N=267.283(kN)挡墙构件的计算截面每沿米面积A=3.800(m2)素混凝土轴心抗拉强度设计值L=698.500(kPa)计算截面的剪跨比入=1.5受剪承载力验算满足：YoV=38.283<1.75ftbh√(λ+l)=1858.010(kPa)(七)台顶截面强度验算1岩土压力计算按假想墙背计算静止土压力：Ea=70.431(kN)Ex=7O.431(kN)Ey=O.000(kN)作用点高度Zy=L133(m)2墙身重力计算墙身截面积=6.970(m2)重量=174.250(kN)重心至墙趾的水平距离;1.450(m)3墙背与假想墙背之间土楔重(包括超载)=28.900(kN)重心坐标(1.767,T.133)(相对于墙面坡上角点)4截面验算相对于验算截面外边缘：墙身重力的力臂=1.450(m)Ey的力臂=2.617(m)EX的力臂=1.133(m)相对于截面趾点：总竖向力(设计值)=191.858(kN)总弯矩(设计值)=218.914(kN-m)力臂Zn=1.141(m)截面宽度B=2.900(m)偏心距e=0.309(m)(左偏)截面上偏心距验算满足：e=0.309≤0.225X2.900=0.653(m)重要性系数YO=1.000验算截面上的轴向压力设计值N=191.858(kN)素混凝土构件的稳定系数4>=1.000每沿米混凝土受压区面积A'c=2.282(m2)素混凝土轴心抗压强度设计值fe=10115.0(kPa)受压承载力验算满足：YON=191.858<Φfc<Λ,c=23082.844(kN)重要性系数YO=1.000验算截面上的剪力设计值V=17.608(kN)轴向压力设计值N=191.858(kN)挡墙构件的计算截面每沿米面积A=2.900(m2)素混凝土轴心抗拉强度设计值*=698.500(kPa)计算截面的剪跨比人=1.5受剪承载力验算满足:YoV=17.608<1.75f l bho∕(λ+l)=1417.955(kPa)二、【组合2】(一)作用在挡土墙上的力系计算1岩土压力计算(1)合力按假想墙背计算静止土压力：Ea=153.131(kN)Ex=153.131(kN)Ey=O.000(kN)作用点高度Zy=I.671(m)(2)分布岩土压力分布见左侧结果图。
(完整word)砌体挡土墙计算实例
(完整word)砌体挡土墙计算实例砌体地下室外墙（挡土墙)验算：已知地下室370mm厚挡土墙，高2.5m墙背直立、光滑、填土面水平.填土的物理力学指标如下:r=18kN/m³。
计算过程:土压力为：q=Ko r HKo=0.5，r=18kN/m³，现在标高-1。
090处加圈梁，所以H取两圈梁之间的高度1。
5m，故q=0。
5x18x1.5=13.5（kN/m）上下有圈梁约束,墙体按固端考虑，则在三角形侧向土压力作用下：弯矩Ma=rG1/20L²=1.2x1/20x13。
5x1。
5²=1.82（kN/m）剪力Va= rG7/20L=1。
2x7/20x13.5x1。
5=8。
5（kN）受弯、受剪承载力计算:墙体MU10烧结页岩实心砖,M10水泥砂浆,370mm墙厚M≤ftmW，V≤fvbz 砌体沿齿缝弯曲抗拉强度设计值ftm=0.8x0.33=0。
264（Mpa）抗剪强度设计值fv=0。
8x0。
17=0.136（Mpa）取1m宽墙体计算单元且按矩形截面计算：截面抵抗距W=bh²/6=1000x370²/6=22.82x1000000 （mm³）截面内力臂z=2h/3=2x370/3=246（mm)砌体受弯承载力ftmW=0。
264x22。
82x1000000=6.0（kN/m）> Ma=1。
82（kN/m）砌体受剪承载力fvbz=0。
136x1000x246=33。
45(kN）> Va=8.5(kN) 综上所诉:370mm厚地下室外墙（挡土墙）受弯、受剪承载力均满足要求.。
挡土墙土压力计算
（3）Ea
r ( A0tg
cos(25031' 350 ) B0 ) sin(25031' 690 )
17 (22.8 tg25031'
5.6847)
cos(25031'350 ) sin(25031' 690 )
139.05KN
/
m
Ex Ea cos( ) 139 .05 cos(20 0 14 0 ) 115 .28KN / n Eg Ea sin( ) 77.76KN / m
a)ctg1
Htg ]2
* cos sin 1 cos( 1)
其中： AB (b L) (H a)ctg1 Htg
在ABC
中，由正弦定理：CD
BC
sin
1
AB
cos sin 1 cos( 1)
BC
sin(90
)
AB
sin(90
1)
BC
AB
sin(900 ) sin(900 1)
b
d ]H 0
1 2
(a
H
2h0
)(a
H )tg
1 2
ab
(b
d )h0
1 2
H
(H
2a
2h0
)tg
令： A0
1（a 2
H
2h0
)(a
H
)
B0
1 2
ab
(b
d )h0
1 2
H(H
2a
2h0 )tg
则： S A0tg B0
破裂棱体的重：G rs r( A0tg B0 )
Ea
r ( A0tg
S Somnp SpnB SQmp SOQA SABC Sklij
挡土墙工程土压力计算、边坡整体稳定性计算方法
附录A 土压力计算A.0.1侧向岩土压力可采用库伦土压力或郎肯土压力公式计算，侧向岩土压力分布应根据支护类型确定。
A.0.2当墙后土体倾斜时，墙后主动土压力合力用公式（A.0.2-1）计算，侧向土压力分布形式为三角形，合力作用点位置距墙底1/3H 处，计算简图见图A.0.2。
2ak a12E H K γ=（A.0.2-1）{[22sin()sin()sin()sin sin ()a q K K αβαβαδααβϕδ+=+-+--]sin()sin()2sin cos cos()ϕδϕβηαϕαβϕδ++-++---（A.0.2-2）2sin cos 1sin()q q K H αβγαβ=++（A.0.2-3）2c Hηγ=（A.0.2-4）式中：ak E —主动土压力合力标准值（kN/m ）；a K —主动土压力系数；H —挡土墙高度（m ）；γ—土体重度（kN/m 3）。
；c —土的黏聚力（kPa ）；ϕ—土的内摩擦角（°）；q —地表均布荷载标准值（kN/m 2）；δ—土对挡土墙墙背的摩擦角（°），可按表A.0.2取值；β—填土表面与水平面的夹角（°）；α—挡土墙墙背的倾角（°）；θ—滑裂面与水平面的夹角（°）。
图A.0.2库伦土压力计算表A.0.2土对挡土墙墙背的摩擦角δ挡土墙情况摩擦角δ墙背平滑，排水不良（0~0.33）ϕ墙背粗糙，排水良好（0.33~0.50）ϕ墙背很粗糙，排水良好（0.50~0.67）ϕ墙背与填土间不可能滑动（0.67~1.00）ϕA.0.3当墙后土体水平，墙后主动土压力标准值可按公式（A.0.3）计算。
aikj j ai 12i j e h q K c γ=⎛⎫=+- ⎪⎝⎭∑（A.0.3）式中：aik e —计算点处的主动土压力标准值（kN/m 2），当aik e <0时取aik e ＝0；ai K —计算点处的主动土压力系数，取2o aii tan (452)K ϕ=-；i c —计算点处土的黏聚力（kN/m 2）；i ϕ—计算点处土的内摩擦角（°）。
挡土墙计算
挡土墙计算一、墙身配筋计算（一）已知条件：墙身混凝土等级35钢筋设计强度N/mm 2360混凝土容重γc=26KN/mm 3墙背填土容重γ土=18KN/mm 3裂缝限值0.2mm 覆土厚H1=1m 水位距离墙底H3=4.7m 墙高H=5.2m 地面堆积荷载q 0=20KN/m 2墙厚h（mm）=300mm 保护层(mm)=25mm 横载分项系数1.3（二）土压力按主动土压力计算：Ka=0.66q土1=γ土H1Ka=11.88KN/m 2q 1=q 0Ka+q 土1=25.08KN/m 2q 土2=(γ土×H-γ水×H3)30.76KN/m 2q 水2=γ水H3=47KN/m 2q 2=q 1+q 土2+q 水2=102.84KN/m 2q 11=1.2×q 1=32.604KN/m 2q 22=1.2×q 2=133.6868KN/m 2(三)内力计算（基本组合下）：Ｍ支座=-H 2×（8q 22+7q 11-292.42KN·M Q 墙顶=H×（11q 11+4q 2289.34μ=q 11/q 22＝0.24ν=[(9μ2+7μ0.558681329X=(ν-μ)H/(1-2.164942597m Xo=H-X= 3.0350574mＭmax =Q 墙顶X-q 11X 2/2+84.13227KN·M （四）配筋计算混凝土抗压强度fcd=16.7N/mm 2ho=265mm 钢筋设计强度fy=360N/mm 2计算宽度b=1000mm Ｍ支座 =f cd bx(h 0-x/2)292420114.00 =16700x(265-x/2)x =77.371 m ≤ξb h 0 =0.53×265.00 =140.5mm 解得A s = Ｍ支座/(ho-3691mm 2Ｍmax =f cd bx(h 0-x/2)84000000.00 =16700x(265-x/2)x =19.714 mm ≤ξb h 0 =0.53×265.00 =140.5mm 解得跨中A s = Ｍmax/(ho-940mm 2（五）裂缝计算钢筋直径d=22mm 钢筋间距75mm 每延米实配钢筋A s =5068.44mm 2标准组合下Ｍk 支座=-H 2×-224.94KN·M σsk=Ｍk支座192.4974N/mm2αcr=2.1ρte=0.033789574ftk=2.2ψ=0.880148956< 1 且>0.2所以ψ取0.880148956Es=200000c=25deq=22裂缝宽度W fk =0.177163082mm 裂缝满足要求。
挡土墙的土压力计算
挡土墙的土压力计算挡土墙是一种用于抵御土体水平推力的结构，常见于土木工程中的路堤、堤坝、隧道、挖掘工程等。
挡土墙通常由墙体、底部基础和顶部墙帽组成。
在设计挡土墙时，需要计算土体对墙体的土压力，以确保墙体和基础的稳定性。
朗肯-库仑法是一种常用的计算土压力的方法，下面将详细介绍朗肯-库仑法的计算步骤。
1.确定土体参数：首先需要确定土体的压缩性和剪切强度参数。
通常使用的参数包括土壤的内摩擦角(φ)、土壤的内聚力(c)和土壤的重度(γ)。
这些参数可以通过实验室试验或现场勘探来获取。
2.确定土体边坡角(β)：3. 确定有效土壤重度(γeff)：有效土壤重度是指考虑挡土墙上部土体的排水和分层效应后的土体重度。
有效土壤重度的计算方式与土体情况有关，例如砂土和黏土的有效土壤重度计算方法不同。
4.划定土体压力锥：在挡土墙背面绘制一条垂直线，称为压力锥线。
穿过压力锥线的水平线与挡土墙顶部的夹角称为锥体压力角(θ)。
常见的锥体压力角一般为25°至30°。
5.计算土压力：根据朗肯-库仑法，计算挡土墙顶部到任意高度h处的土压力。
土压力可以分为水平方向和垂直方向的两个分量。
水平方向的土压力为土体的水平推力，垂直方向的土压力为土体的重力分量。
水平方向的土压力P_h可以通过以下公式计算：P_h = 1/2Cγeffh^2cos^2(β+θ)其中，C为土壤的相对压缩系数，h为墙体高度。
垂直方向的土压力P_v可以通过以下公式计算：P_v = Cγeffhcos(β+θ)其中，C为土壤的相对压缩系数，h为墙体高度。
6.计算土压力的合力：根据水平方向和垂直方向的土压力，可以计算合力的土压力。
合力的土压力可以通过以下公式计算：P=(P_h^2+P_v^2)^(1/2)7.计算挡土墙的稳定性：最后，根据挡土墙的几何形状和土压力的计算结果，计算挡土墙的稳定性。
常见的稳定性计算包括滑动稳定性、倾覆稳定性和挡土墙的整体稳定性。
挡土墙上土压力的计算
挡土墙上土压力的计算 图解法
库 仑 土 压 力 的 计 算
•库尔曼图解法
在图中使力三角形顶点o与墙底A重合，Ri方向与ACi方向一致
挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算 图解法
库 仑 土 压 力 的 计 算
•粘性填土的土压力
挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算 两种土压力理论的比较
郎肯土压力理论 依据：半空间的应力状态 和土的极限平衡条件 概念明确、计算简单、使 用方便 理论公式直接适用于粘性 土和无粘性土 忽略了墙背与填土之间的 摩擦，使计算结果有误差 库仑土压力理论 依据：依据：墙后土体极 限平衡状态、楔体的静力平 衡条件 是一种简化算法 理论公式仅直接适用于无 粘性土 考虑了墙背与土之间的摩 擦，可用于墙背倾斜，填土 面倾斜的情况。但库伦理论 假设破裂面是一平面，与实 际情况有出入。 挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算
滑动面
z
K0z
3
45 +/ 2
0
滑动面
450 / 2
1 =z
1 3 =z
主动土压力
静止土压力
被动土压力
挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算
库 仑 土 压 力 的 计 算
理论假设
1. 墙背倾斜，具有倾角α； 2. 墙后填土为砂土，表面倾角为角β； 3. 墙背粗糙有摩擦，墙与土间的摩擦角为δ; 4. 平面滑裂面假设；
A点： a =qKa1 2c1 Ka1 B点上届面： h1 1 +q )K 2c aB上 =( a1
γ2、φ2 、 动土压力强度 σC c2 上 σC 下 γ3、φ3、 σcD3
Ka1
B点下届面： aB下 =(1h1 +q )Ka 2 2c2 Ka 2 C点上届面：
挡土墙计算
6.2 挡土墙土压力计算6.2.1 作用在挡土墙上的力系挡土墙设计关键是确定作用于挡土墙上的力系，其中主要是确定土压力。
作用在挡土墙上的力系，按力的作用性质分为主要力系、附加J力和特殊力.主要力系是经常作用于挡土墙的各种力，如图6—11所示, 它包括：1．挡土墙自重G及位于墙上的衡载；2．墙后土体的主动土压力Ea(包括作用在墙后填料破裂棱体上的荷载，简称超载);3．基底的法向反力N及摩擦力T；4．墙前土体的被动土压力Ep .对浸水挡土墙而言，在主要力系中尚应包括常水位时的静水压力和浮力。
附加力是季节性作用于挡土墙的各种力，例如洪水时的静水压力和浮力、动力压力、波浪冲击力、冻胀压力以及冰压力等。
特殊力是偶然出现的力，例如地震力、施工荷载、水流漂浮物的撞击力等。
在一般地区，挡土墙设计仅考虑主要力系．在浸水地区还应考虑附加力，而在地震区应考虑地震对挡土墙的影响。
各种力的取舍，应根据挡土墙所处的具体工作条件，按最不利的组合作为设计的依据。
6.2.2 一般条件下库伦(coulomb)主动土压力计算土压力是挡土墙的主要设计荷载。
挡土墙的位移情况不同，可以形成不同性质的土压力(图6—12)。
当挡土墙向外移动时(位移或倾覆)，土压力随之减少，直到墙后土体沿破裂面下滑而处于极限平衡状态，作用于墙背的土压力称主动土压力；当墙向土体挤压移动，土压力随之增大，上体被推移向上滑动处于极限平衡状态，此时土体对墙的抗力称为被动土压力；墙处于原来位置不动，土压力介于两者之间，称为静止土压力. 采用哪种性质的土压力作为档土墙设计荷载，要根据挡土墙的具体条件而定。
路基档土墙一般都可能有向外的位移或倾覆，因此在设计中按墙背土体达到主动极限平衡状态，且设计时取一定的安全系数，以保证墙背土体的稳定。
对于墙趾前土体的被动土压力Ep, 在挡土墙基础一般埋深的情况下，考虑到各种自然力和人畜活动的作用，一般均不计，以偏于安全.主动土压力计算的理论和方法，在土力学中已有专门论述，这里仅结合路基挡土墙的设计，介绍库伦土压力计算方法的具体应用。
各种挡土墙计算公式
各种挡土墙计算公式挡土墙是一种用于支撑填土或山坡土体，防止其坍塌或滑移的结构。
在工程设计中，准确计算挡土墙的各项参数至关重要，这需要运用一系列的计算公式。
以下将为您详细介绍常见的几种挡土墙计算公式。
一、重力式挡土墙重力式挡土墙主要依靠自身的重力来维持稳定，其计算包括抗倾覆稳定性、抗滑移稳定性以及基底应力的计算。
1、抗倾覆稳定性计算抗倾覆稳定性系数 Kt 应满足：Kt ＝（∑My）／（∑M0）≥15其中，∑My 是抗倾覆力矩之和，∑M0 是倾覆力矩之和。
抗倾覆力矩 My 主要由墙体重力 G、墙背土压力 Ey 以及墙底摩擦力 Fx 对墙趾 O 点产生的力矩组成。
倾覆力矩 M0 则主要由墙背主动土压力 Ex 对墙趾 O 点产生的力矩组成。
2、抗滑移稳定性计算抗滑移稳定性系数 Ks 应满足：Ks ＝（∑Fx）／（∑Ex）≥13∑Fx 是抗滑力之和，∑Ex 是滑动力之和。
抗滑力 Fx 主要由墙底摩擦力和墙后被动土压力组成。
滑动力 Ex 主要是墙背主动土压力的水平分力。
3、基底应力计算基底平均应力σ 应满足：σ ＝（G ＋ Ey Ex）／A ≤ σ其中，G 是挡土墙自重，Ey 和 Ex 分别是墙背土压力的竖向和水平分力，A 是基底面积，σ是地基承载力。
基底最大和最小应力σmax 和σmin 分别为：σmax ＝（G ＋ Ey Ex）／A ＋（M0/W）σmin ＝（G ＋ Ey Ex）／A （M0/W）二、悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙由立壁和底板组成，计算内容主要包括立壁和底板的内力计算。
1、立壁内力计算在土压力作用下，立壁可视为固定在底板上的悬臂梁。
墙顶的水平位移较小，可按底端固定的悬臂梁计算弯矩和剪力。
2、底板内力计算（1）悬臂板部分按悬臂板计算在基底反力作用下的弯矩和剪力。
（2）内跨板部分按连续板计算在基底反力作用下的弯矩和剪力。
三、扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙由立板、扶壁和底板组成，计算较为复杂。
1、立板内力计算与悬臂式挡土墙的立壁类似，按底端固定的悬臂板计算。
挡土墙及土压力计算
RD 一定位于 R 的下方，即 RD 与 N 之间的夹角φD 一定大于 R 与 N 之间的夹角φ ，鉴于
挡土墙：为G防止12土体 坍H 塌2 而sin修(9建0第o的s六i挡n章(土：结挡)构土)s。inc墙土(o9及s压02 o土力压：墙力后计 )土算体对墙背的作用力称为土压力。
一、三种土压力——根据墙、土间可能的位移方向的不同，土压力可以分为三种类型：
1.主动土压力 Ea——在土压力作用下，挡土墙发生离开土体方向的位移，墙后填土达到极
2.被动土压力 压力系数，应用时，查表。
其中
库仑被动土
Ep 沿深度呈三角形分布，其作用点距墙底 H/3，位于墙背法线下方，与墙背法线成δ角。 库仑理论应用中的几个问题 1. 关于δ的取值: δ值与墙后填土的性质、填土含水量及墙背的粗糙程度变化于 0～φ之间，实用中常取δ =1/2～1/3φ。 2. 当墙后填土为粘性土时——为了得到确切的解析解，库仑理论假设墙后填土为无粘性土，
二、三种土压力在数量上的关系
墙、土间无位移，墙后填土处于弹性平衡状态，与天然状态相同，此时的土压力为静止土压
力；在此基础上，墙发生离开土体方向的位移，墙、土间的接触作用减弱，墙、土间的接触
压力减小，因此主动土压力在数值上将比静止土压力小；而被动土压力是在静止土压力的基
础上墙挤向土体，随着墙、土间挤压位移量的增加，这种挤压作用越来越强，挤压应力越来
此，实用中，可考虑将粘性土的φ值适当增大，用增大后的Δφ来近似考虑 c 值对土压力的
挡土墙设计主动土压力计算
挡土墙库仑土压力理论)(θf E =挡土墙土压力计算时应用了库仑（Coulomb）土压力理论，通过对墙背后破坏棱体的受力分析，得到土压力的反力E是破裂角的函数，即，再求E的极值可以得到主动土压力和被动土压力。
库仑法的假定为：破裂面为平面且通过墙踵、填料为砂性土(c=0)、墙背存在摩擦、挡墙和破坏土体为刚体。
8、一般条件下库伦主动土压力计算挡土墙土压力考虑1、主动土压力与被动土压力的区分：假定挡土墙处于极限移动状态，土体有沿墙及假想破裂面移动的趋势，则土推墙即为主动土压力，墙推土即为被动土压力。
2、路基挡土墙的土压力考虑：路基挡土墙一般都有可能有向外的位移或倾覆，因此，在设计中按墙背土体达到主动极限平衡状态考虑，且取一定的安全系数以保证墙背土体的稳定。
墙趾前土体的被动土压力一般不计。
8、一般条件下库仑主动土压力计算1、破裂面交于内边坡；δφG E a θφ--90αδ--90θδφα+++G E a R R 1.破裂面交于内边坡αθABC δαφψψθφθψθφθ++=++=+--︒=式中：G G E a )sin()cos()sin()90sin(8、一般条件下库仑主动土压力计算2.破裂面交于路基面计算步骤⏹计算挡土墙土压力Ea，先要求出破裂角θ，也就是确定产生最大土压力的破裂面；⏹破裂面按哪一种边界条件出现，事先不知道，必须试算：1、先假定交于路基面的某个位置（一般是荷载中部）；2、按此图示计算出最大土压力对应的θ，再与假定的θ比较，看是否相符；3、如不符，根据2计算的θ重新假定破裂面，重复2，3步骤，直到算出的θ与假定值相符（范围相符）⏹根据最终的θ，求最大主动土压力。
用土压应力分布图计算主动土压力土压应力分布图表示墙背在竖直投影面上的应力分布情况，按下述假定绘制：（1)墙顶以上的填土及均布荷载向墙背扩散压应力的方向平行于破裂面；（2)各点压应力的大小与其所承受的垂直压力成正比，即，K为土压力系数，其合力即是主动土压力；（3)其作用点由压应力图的重心定出，或计算压应力图的面积矩，除以总面积求得。
各种挡土墙计算公式
各种挡土墙计算公式在土木工程中，挡土墙是一种常见的结构，用于支撑填土或山坡土体，防止其坍塌或滑坡。
为了确保挡土墙的稳定性和安全性，需要进行精确的设计和计算。
下面我们将介绍一些常见的挡土墙计算公式。
一、重力式挡土墙重力式挡土墙主要依靠自身的重量来抵抗土压力，其稳定性取决于墙体的自重、墙底摩擦力和墙背与填土之间的摩擦力。
1、土压力计算静止土压力：＄P_0 ＝ K_0 ＼gamma z$，其中$K_0$为静止土压力系数，＄＼gamma$为填土的重度，＄z$为计算点距离墙顶的深度。
主动土压力：＄P_a ＝＼frac{1}｛2} ＼gamma z^2 K_a$，＄K_a$为主动土压力系数，可通过库仑土压力理论或朗肯土压力理论计算得出。
2、稳定性验算抗滑移稳定性：＄K_s ＝＼frac{（W ＋ E_{px}）＼mu}｛E_{py}｝＄，＄W$为挡土墙自重，＄E_{px}＄和$E_{py}＄分别为主动土压力的水平和垂直分量，＄＼mu$为墙底与地基之间的摩擦系数。
要求$K_s ＼geq 13$。
抗倾覆稳定性：＄K_t ＝＼frac{M_R}｛M_O}＄，＄M_R$为抗倾覆力矩，＄M_O$为倾覆力矩。
要求$K_t ＼geq 15$。
3、基底应力验算偏心距：＄e ＝＼frac{B}｛2} ＼frac{M_R}｛W}＄，＄B$为基底宽度。
基底最大应力：＄＼sigma_{max} ＝＼frac{W}｛B}（1 ＋＼frac{6e}｛B}）＄基底最小应力：＄＼sigma_{min} ＝＼frac{W}｛B}（1 ＼frac{6e}｛B}）＄二、悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙由立壁、趾板和踵板组成，其稳定性主要依靠墙身的抗弯能力和踵板上的土重。
1、土压力计算同重力式挡土墙。
2、内力计算立壁弯矩：根据墙后土压力分布，计算立壁在不同高度处的弯矩。
踵板弯矩：考虑踵板上的土重和作用在踵板上的土压力，计算踵板的弯矩。
3、截面设计根据内力计算结果，确定立壁和踵板的截面尺寸和配筋。
第六章：挡土墙及土压力计算
RD 一定位于 R 的下方，即 RD 与 N 之间的夹角φD 一定大于 R 与 N 之间的夹角φ ，鉴于
库仑主动土压力系数，应用时，查表。
Ea 沿深度呈三角形分布，其作用点距墙底 H/3，位于墙背法线上方，与墙背法线成δ角。
E
1 2
H
2
s具in(90o sin(
) sin(90o体 ) cos2
)
sin(如 ) sin(90o
)
图
：
Ea
Em a x
1 2
H
2
Ka
Ka f (,, , )
越大，因此被动土压力最大。即：Ea<Eo<Ep 三、静止土压力 Eo 的计算
E
sin( ) sin(90o
)
G
Eo =Ko *γ*H2/2，(kN/m)
式中： γ为填土的容重(kN/m3) ，Ko 为静止土压力系数，可近似取 Ko =1-sinφ'，φ'为土
的有效内摩擦角。
H 为挡土墙高度，m。
2.被动土压力 压力系数，应用时，查表。
其中
库仑被动土
Ep 沿深度呈三角形分布，其作用点距墙底 H/3，位于墙背法线下方，与墙背法线成δ角。 库仑理论应用中的几个问题 1. 关于δ的取值: δ值与墙后填土的性质、填土含水量及墙背的粗糙程度变化于 0～φ之间，实用中常取δ =1/2～1/3φ。 2. 当墙后填土为粘性土时——为了得到确切的解析解，库仑理论假设墙后填土为无粘性土，
土压力计算及挡土墙设计 最终版
土压力计算及挡土墙设计最终版在土木工程领域中，土压力的计算和挡土墙的设计是至关重要的环节。
这不仅关系到工程的稳定性和安全性，还直接影响到工程造价和施工难度。
接下来，让我们深入探讨一下土压力计算及挡土墙设计的相关内容。
一、土压力的基本概念土压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。
根据挡土墙的位移情况和墙后土体的应力状态，土压力可分为静止土压力、主动土压力和被动土压力三种类型。
静止土压力是指挡土墙在土压力作用下不发生任何位移或转动时，墙后土体处于弹性平衡状态时的土压力。
主动土压力是指挡土墙在墙后土体的推力作用下，向前发生位移或转动，墙后土体达到主动极限平衡状态时的土压力。
被动土压力则是指挡土墙在外力作用下向后发生位移或转动，墙后土体达到被动极限平衡状态时的土压力。
二、土压力的计算方法1、静止土压力计算静止土压力的计算通常采用弹性理论，其计算公式为：＄E_0 ＝＼frac{1}｛2}K_0\gamma H^2$ ，其中＄K_0$ 为静止土压力系数，可通过试验或经验公式确定；＄＼gamma$ 为填土的重度；＄H$ 为挡土墙的高度。
2、主动土压力计算库仑理论和朗肯理论是计算主动土压力常用的方法。
库仑理论假定墙后填土为无粘性土，破坏面为一平面，通过分析墙后土体的静力平衡条件，得到主动土压力的计算公式。
朗肯理论则基于土的极限平衡条件，假定填土表面水平且无限延伸，墙背垂直光滑，从而推导出主动土压力的计算公式。
3、被动土压力计算被动土压力的计算方法与主动土压力类似，也可以采用库仑理论和朗肯理论，但计算过程相对复杂。
三、影响土压力的因素土压力的大小和分布受到多种因素的影响，主要包括填土的性质（如填土的重度、内摩擦角、粘聚力等）、挡土墙的形状和尺寸、墙背的粗糙度、填土表面的荷载以及挡土墙的位移方向和位移量等。
例如，填土的重度越大，土压力就越大；内摩擦角和粘聚力越大，土压力则越小。
墙背越粗糙，土压力越大；墙背越光滑，土压力越小。
挡土墙主动土压力计算公式
挡土墙主动土压力计算公式
1.土壤的重力是均匀分布的；
2.土壤的内摩擦角和墙与土壤的摩擦角没有明显差异；
3.挡土墙和土壤之间的界面摩擦是充分发展的。
根据这些假设，挡土墙主动土压力可以通过卡诺定理进行计算。
卡诺定理的基本原理是，土壤对挡土墙产生的压力可以分解为水平分量和垂直分量，其中水平分量对应于土壤壁面的水平压力，垂直分量对应于土壤壁面的垂直压力。
Pa=1/2*γ*H^2*Ka,
其中
Pa为挡土墙的主动土压力（单位为kN/m）；
γ为土壤的干容重（单位为kN/m^3）；
H为挡土墙的高度（单位为m）；
Ka为活动土压力系数，其大小取决于土壤的内摩擦角和挡土墙的后坡角度。
活动土压力系数Ka的取值通常根据实际情况进行确定，可以通过查表或进行现场试验得到。
常见的Ka值范围在0.15到0.45之间，取决于土壤的类型和挡土墙的几何形状。
需要注意的是，挡土墙的主动土压力只是整个挡土墙稳定性计算中的一个因素，还需要考虑其他因素，如墙体的抗滑稳定性、抗倾覆稳定性和
抗底部推力等。
因此，在实际工程中，对挡土墙的设计和计算需要综合考虑各种因素的影响。
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郎 肯 土 压
γz(σ3)
移，竖向应力保持不变， 水平应力逐渐增大，位移
增大到△p，墙后土体处
h
z
力
σp(σ1)于朗肯被动状态时，墙后
的
土体出现一组滑裂面，它
计 算
45o－ϕ/2
与小主应力面夹角45o－
ϕ/2，水平应力增大到最
大值
极限平衡条件
朗肯被动土压力强度
σ1
=
σ
3
tan2
⎜⎛ ⎝
45o＋ϕ
2
⎟⎞＋2c ⎠
哪种情况下墙后土体更密实，挡土墙上的土压力更大？
挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算
1.主动土压力（Ea）
土 当墙在土压力作用下
压 力 的
向前移动或转动时， 达到一定位移量时，
类 墙后土体达到极限平
型 衡状态，此时的土压
力叫主动土压力
2.被动土压力（Ep） 3.静止土压力（Eo）
挡土墙在外力作用 下向后移动，压缩 填土达到极限平衡 状态，此时作用于
Kp
挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算
滑动面
450 + ϕ / 2
σ3
σ1 = γ z
γz K0γ z
主动土压力
静止土压力
滑动面
450 −ϕ / 2
σ3
=
σ γ
1
z
被动土压力
挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算
库
理论假设
仑
土 压
1. 墙背倾斜，具有倾角α；
力
2. 墙后填土为砂土，表面倾角为角β；
H
2
Ea
H 3
γ HKa
1.无粘性土主动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布
2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积
3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处
挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算
粘性土的主动土压力
郎 肯 土 压 力 的 计H 算
de a
σa
=
γ
z
tan2 (45o
−
挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算
主动土压力的计算
郎
肯 单元体在水平截面上的法向应力σz不变，而竖直截面上的法向应
土 压 力
力σx却逐渐减小，直至满足极限平衡条件（称为主动朗肯状态）
τ
的 计 算
τ f = c + σtgϕ
土体处于 水平方向 主动极
弹性平衡
限平衡
状态 卸荷
状态
静止状态
0 σaK0γ z
` 考虑了墙背与土之间的摩 擦，可用于墙背倾斜，填土 面倾斜的情况。但库伦理论 假设破裂面是一平面，与实 际情况有出入挡。土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算
由于没有考虑墙背与土的摩擦，所以郎肯理论计算得到的 主动土压力偏大、被动土压力偏小
E郎肯 δ
E库伦 W
R
E库伦
δ E郎肯 W
R
这一计算误差在工程上是否可接受？
挡土墙在土压力作 用下保持原位，则 墙后土体处于弹性 平衡状态，此时墙
墙背的土压力为被 背上的土压力叫静
动土压力
止土压力
Ea 滑裂面
Ep
Eo
滑裂面 挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算
E
土 三种土压力之间的关系
压
力
的 主动土压力状态是指土体在
类 型
水平方向卸荷直至破坏的状 态。被动土压力状态是土体
续均布荷载作用 时，可将均布荷载
换算成当量的土 q 重，然后计算土压
力
实际上，当填土面上作用无限 均布荷载时，可认为在挡土墙 高度范围内的土体都增加了竖 向附加应力q
γ (h + H )Ka
注意填土为粘性土时， 临界深度的计算
挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算
成层填土情况
特
殊 挡土墙后有几层不同类的土层，先
B点
σ aB = γ h1Ka
tan⎜⎛ ⎝
45o＋ϕ
2
⎟⎞ ⎠
σ p = γ zK p + 2c K p
朗肯被动土 压力系数
挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算
郎
肯
土
压
H
力
Ep
的
H
计
3
算
γHKp
2c K p
Ep
γHK p + 2c K p
无粘性土被动土压力
Ep
=
1 γH
2
2K
p
粘性土被动土压力
Ep
=
1 γH
2
2K p
+
2cH
挡土结构与基坑工程
第一部分 挡土结构的设计
南京林业大学土木工程学院 赵志峰
挡土墙上土压力的计算
挡土墙上的土压力类型 土压力计算理论 特殊情况下的土压力计算 挡土墙变形与土压力的关系
挡土墙上土压力的计算
土 压 力 的 类 型
水不具有抗剪强度，所以水无法 在重力作用下保持一定的形状而 维持稳定。水对容器侧壁有水压 力，而且各个方向水压相等。
的 静止土压力系数 计 测定方法：
算 1.通过侧限条件下
γz
z
Eo
=
1 2
γh
2
Ko
K0γz
静止土压力系
h h/3
的试验测定
数
2.采用经验公式K0
= 1-sinφ’ 计算
3.按相关表格提供
K0γh
的经验值确定
静止土压力分布 三角形分布
土压力作用点
作用点距墙底h/3
挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算
σ上 CσcC2
下σγcD3 3、φ3、
B点下届面： ( ) σ aB下 = γ1h1 + q Ka2 − 2c2 Ka2
C点上届面： σ aC上 =（γ1h1 + γ 2h2 +q）Ka2 − 2c2 Ka2
C点下届面： σ aC下 =（γ1h1 + γ 2h2 +q）Ka3 − 2c3 Ka3
D点： σ aD =（γ1h1 + γ 2h2 + γ 3h3 +q）Ka3 − 2c3 Ka挡3 土结构与基坑工程
力 算方法。
的
计 所谓“水土分算”法是将土压力和水压力分别计算后再叠加的方
算 法，这种方法比较适合渗透性大的砂土层情况；“水土合算”法
在计算土压力时则将地下水位以下的土体取饱和重度，水压力
不再单独计算叠加，这种方法比较适合渗透性小的粘性土层情
况。
挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算
墙后有地下水作用
算
45o＋ϕ/2
低到最低极限值
极限平衡条件
朗肯主动土压力强度
σ3
=
σ1
tan
2
⎜⎛ ⎝
45o
−
ϕ
2
⎟⎞ ⎠
−
2c tan⎜⎛ 45o ⎝
−
ϕ
2
⎟⎞ ⎠
σ a = γ zKa − 2c
Ka
朗肯主动土压 力系数
挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算
无粘性土的主动土压力
郎
肯
土
压
力
的
H
计
算
E0
=
1 2
Kaγ
情 况
求竖向自重应力，然后乘以该土层
下 的主动土压力系数，得到相应的主
土 动土压力强度
压
力 A点： σ a = qKa1 − 2c1 Ka1
的 B点上届面：
计 算
( ) σ aB上 = γ1h1 + q Ka1 − 2c1 Ka1
A h1
B
h2 C
h3 D
q
σA
σB σ上B
γ1、φ1 、
c1
下
γ2、φ2 、
Ep
在水平方向上受到压缩直至
Eo
破坏的状态。在这两种极端 Ea
o
状态中间，存在着应力状态 没有改变的静止土压力状态。
-△
△a
△p
+△
挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算
挡墙静止不动时，作用在挡土结构背面的静止土压力可视
静 为天然土层自重应力的水平分量
止 土
静止土压力强度
压
σ o = Koγ z
力
ψ = 90D −α − δ
Ea
=
G
sin(θ −ϕ) sin(θ −ϕ +ψ
)
挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算
库
仑
土
压
力 的
Ep
计
算
β
α
G
δ
滑面
ϕ Rp
Ep ψ
Rp
G
θ +ϕ
θ
ψ = 90D −α + δ
Ep
=
G
sin(θ + ϕ) sin(θ + ϕ +ψ
)
挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算
郎肯土压力理论
` 依据：半空间的应力状态 和土的极限平衡条件 ` 概念明确、计算简单、使 用方便 ` 理论公式直接适用于粘性 土和无粘性土 ` 忽略了墙背与填土之间的 摩擦，使计算结果有误差
库仑土压力理论
` 依据：依据：墙后土体极 限平衡状态、楔体的静力平 衡条件 ` 是一种简化算法
` 理论公式仅直接适用于无 粘性土
ϕ)−
2
2c
tan(45o
−