基坑工程中的支护结构荷载

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1、第2章支护结构荷载支护结构设计时主要考虑的作用荷载为，1土压力及水压力：2地面堆积荷载及大型车辆的动、静荷载：3周边建(构)筑物的作用荷载；4施工荷载；5支护结构作为主体一部分时，上部结构的作用；6支撑体系的温度应力。2.1土压力理论不论哪种形式的支护结构，都要承受来自围护墙体后侧填土的侧向压力——土压力，它是围护墙体断面和验算其稳定性的主要荷载。土压力的大小和分布，对支护结构体系的内力、变形和稳定性验算有着重要的影响。土压力的大小和分布除了与土的性质有关外，还与围护体的位移方向、位移量、土体与围护墙体间的相互作用以及围护墙体类型有关。3土压力的

2、影响因素土的性质挡土墙的移动方向挡土墙和土的相对位移量土体与墙之间的摩擦挡土墙类型4刚性挡土墙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5在影响土压力的诸多因素中,墙体位移条件是最主要的因素。墙体位移的方向和相对位移量决定着所产生的土压力的性质和土压力的大小。土压力类型6墙体位移对土压力的影响挡土墙所受土压力的类型，首先取决于墙体是否发生位移以及位移的方向。其中有三种特定情况下的土压力，即静止土压力、主动土压力和被动土压力。挡土墙所受

3、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。7土压力的类型静止土压力是指如果挡土墙在侧向土压力作用下，不向任何方向移动和转动而保持静止状态，则墙后土体处于弹性平衡状态，这时作用在挡土墙上的土压力称为静止土压力E0。如建筑物地下室外墙的土压力，建在岩石地基上的大截面挡土墙。E08主动土压力是指挡土墙在墙后土体压力作用下，背离填土方向移动或绕墙角转动，当墙后土体达到极限平衡并出现连续滑动面，这时作用在挡土墙上的土压力称为主动土压力Ea。此时土推力达到最小值。如一般的挡土墙土压力的类型Ea9被动土压力是指挡土墙在外力作用下向填土方向移动或转动

4、，这时作用在挡土墙上的土压力将由静止土压力逐渐增大，一直到土体达到极限平衡并出现连续滑动面，墙后土体向上挤出隆起，这时作用在挡土墙上的土压力称为被动土压力Ep。如拱桥桥台。Ep土压力的类型10当=Δ/H=0时（如地下室）E=E01.静止土压力112.主动土压力墙体外移，土压力逐渐减小，当土体破坏，达到极限平衡状态时所对应的土压力(最小)123.被动土压力墙体内移，土压力逐渐增大，当土体破坏，达到极限平衡状态时所对应的土压力(最大)E桥面拱桥桥台132.3静止土压力计算静止土压力——墙体不发生任何位移=0相当于天然地基土的应力状态（侧限状态）—

5、—K0应力状态嵌岩的大截面挡土墙地下室外墙14一、静止土压力强度p0σvσvσhp0=σhzK0:静止土压力系数对于侧限应力状态，理论上：K0=/(1-)由于土的泊松比很难确定，K0常用经验公式计算p0—静止土压力强度(kN/m2)15式中，′为土的有效内摩擦角，OCR为土的超固结比，λ为常数，通常在0.3-0.5之间，有人建议采用0.41，也有人建议采用0.5，MayneandKulhawy(1982)建议。对于超固结粘性土对于无粘性土及正常固结粘性土16极限平衡状态：σvσvσhp0=σhzK0状态：f17HzE0

6、二、静止土压力分布及总静止土压力E0静止土压力呈三角形分布(如上图)，总静止土压力为：E0的作用点在距离墙底1/3墙高H处。(kN/m)182.4朗肯土压力理论朗肯（Rankine）于1857年根据土体中的朗肯主动和被动(土压力极限平衡)状态，提出了无粘性土主动和被动土压力的计算理论。贝尔（Bell）于1915年在朗肯无粘性土土压力计算理论的基础上，提出了粘性土土压力的计算方法。19一、朗肯主动和被动状态——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。朗肯主动状态1345+f/2pav=zK0z

7、f=c+σtan20朗肯被动状态1345-f/2ppv=zK0zf=c+σtan21二、填土面水平时的朗肯土压力计算条件墙背光滑墙背垂直填土表面水平假设墙后各点均处于极限平衡状态于是：σv、σh为主应力，且σv=zHσvσhz22（一）主动土压力1.无粘性土竖向应力为大主应力水平向应力为小主应力无粘性土的极限平衡条件于是：主动土压力强度z145+f/2pa=3pav=zK0zf=σtan23主动土压力强度Ka——朗肯主动土压力系数总主动土压力z1pa=345+f/2（一）主动土压力1.无粘性土E

8、a的作用点在距离墙底1/3墙高H处。(kN/m)(kN/m2)24（一）主动土压力2.粘性土pav=zK0zcf=c+σt