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1、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,什么是土压力,？,什么是挡土结构物,？,问 题,土压力,土,挡土墙 Retaining wall,土压力,挡土结构物,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。,拱桥桥台,挡土结构物,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
2、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。,一些挡土墙的工程实例,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,E,填土,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,拱桥桥台,一些挡土墙的工程实例,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。,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
3、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）,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,被动土压力,土压力与挡土墙位移的关系,E,Ep,E0,Ea,挡土墙背离土体移动,挡土墙朝向土体移动,静止土压力计算,sv,sh,sh,z,sv,土体处于侧限条件下
4、的弹性平衡状态,静止土压力系数,静止土压力计算,H,H/3,K0H,E0,Rankine土压力理论,复习：莫尔库仑强度理论,粘性土,无粘性土,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。,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。,sz,sx,z,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,O,弹性平衡状态,z=1=z,Rankine主动土压力计算原理,x=3=K0z,xmin=3=pa,Ranki
5、ne主动土压力计算原理,z=1=z,O,主动Rankine状态,Rankine主动土压力计算原理,基本计算公式,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,Rankine主动土压力计算方法,Ka只与内摩擦角 有关。,无粘性土的主动土压力计算,H,H/3,HKa,Ea,粘性土的主动土压力计算,pa=0,土自重引起的土压力,粘聚力引起的负侧压力,h0,临界深度,h0,受拉区的作用不考虑,（H-h0)/3,Ea,粘性土的主动土压力计算,xmax=1=pp,Rankine被动土压力计算原理,被动Rankine状态,z=3=z,主动Rankine状态,O
6、,Rankine被动土压力计算原理,基本计算公式,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只与内摩擦角 有关。,Rankine被动土压力计算方法,H/3,HKp,Ep,无粘性土的被动土压力计算,h,Ep,粘性土的被动土压力计算,三个土压力系数的比较,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,计算方法：将均布荷载换算成当量土重。,填土表面有连续均布荷载时 的Rankine土压力计算,无粘性土的被动土压力,Ep,无粘性土的主动土压力,E
7、a,粘性土的主动土压力,h0,临界深度,成层填土时的Rankine土压力计算,逐层计算，各土层由土体自重引起的土压力进行叠加。采用计算点所在土层的粘聚力和内摩擦角计算主动或被动土压力系数。由于各土层的物理力学性质不同，在土层分界面上土压力的分布有突变。,成层填土时的Rankine土压力计算,成层填土时的Rankine土压力计算,成层填土时的Rankine土压力计算,成层填土时的Rankine土压力计算,墙后填土中有地下水时 的Rankine土压力计算,墙后填土中有地下水时 的Rankine土压力计算,水土分算法适用于墙后填土为砂土和粉土的情况。采用有效重度计算土压力，按照静压力计算水压力。,墙
8、后填土中有地下水时 的Rankine土压力计算,水土合算法适用于墙后填土为粘性土的情况。采用饱和重度计算总的水土压力。,例题 7.1,应用Rankine理论计算如图所示挡土墙的主动土压力。,挡土墙的墙背倾斜,？,如何计算挡土墙的土压力,问 题,挡土墙的墙背粗糙,挡土墙后的填土面非水平,库仑土压力理论,基本假定挡土墙墙后的填土是均匀的砂性土。墙后土体达到极限平衡状态。土体的滑动面是通过墙脚的平面。滑动土体是刚体。,库仑土压力理论,库仑土压力理论,基本原理 取滑动土体为隔离体，根据滑动土体的静力平衡条件来建立土压力的计算公式。,库仑主动土压力计算,G,A,B,C,R,Q=Ea,T2,T1,N1,N2,E,D,库仑主动土压力计算,库仑主动土压力计算,G,A,B,C,R,Q=Ea,T2,T1,N1,N2,E,D,R,Q,G,库仑主动土压力计算,R,Q,G,库仑主动土压力计算,库仑主动土压力系数表 7-1,库仑主动土压力计算,Rankine土压力理论是库仑土压力理论的特殊情况。,特 例,填土面水平,墙背竖直,墙背光滑,库仑主动土压力计算,Ea,H/3,HKa,Ea,Eax,Eay,库仑被动土压力计算,G,A,B,C,R,Q=Ep,T2,T1,N1,N2,E,R,Q,G,库仑被动土压力计算,R,Q,G,库仑被动土压力计算,库仑被动土压力系数,
