第3章 侧压力

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1、2013-10-17第三章侧压力§3.1土的侧向压力—挡土墙荷荷载载与与§3.1土的侧向压力结结构§3.2水压力及流水压力构设设计§333.3波浪荷载计原原则§3.4冻胀力则§3.5冰压力§3.6撞击力同济大学同济大学土木工程土木工程§3.1土的侧向压力—挡土墙§3.1土的侧向压力荷荷载载与与一、土压力分类结结分类：根据挡土墙的位移情况和墙后土体所处构构的应力状态分为三类：设设计计原原则则静止土压力主动土压力被动土压力定义：土的侧向压力是指挡土墙后的填土因自同济大学同济大学EEEap0土木工程重或外荷载作用对墙背产生的土压力。土木工

2、程§3.1土的侧向压力§3.1土的侧向压力荷荷载二、基本原理载二、基本原理与与结一般土的侧向压力计算采用朗肯土压力理论或结朗肯通过研究弹性半空间土体在自重下，因某种原因处构库伦土压力理论，这里以较为普遍的朗肯土压构于极限平衡状态时的受力，提出了土压力计算方法。设力理论为例，介绍土体侧向压力的基本原理及设1.弹性静止状态计计算公式。计原原竖向应力：朗肯土压力理论的基本假设如下：则则zz1(1)对象为弹性半空间土体；(2)不考虑挡土墙及回填土的施工因素；水平应力：Kz(3)挡土墙墙背竖直、光滑，填土面水平，无超载。x30

3、根据这些假设，墙背与填土之间无摩擦力，因而同济大学无剪应力，即墙背为主应力面。同济大学土木工程土木工程12013-10-17§3.1土的侧向压力§3.1土的侧向压力荷荷载二、基本原理载二、基本原理与与结朗肯通过研究弹性半空间土体在自重下，因某种原因处结朗肯通过研究弹性半空间土体在自重下，因某种原因处构于极限平衡状态时的受力，提出了土压力计算方法。构于极限平衡状态时的受力，提出了土压力计算方法。设设2.塑形主动状态3.塑形被动状态计计原竖向应力：原竖向应力：则常数则常数z1z3水平应力：水平应力：x3ax1p

4、主动土应力强度被动土应力强度同济大学同济大学土木工程“主动朗肯状态”土木工程“被动朗肯状态”§3.1土的侧向压力§3.1土的侧向压力荷荷载载三、土压力的计算三、土压力的计算与与结结1.静止土压力2.主动土压力构构设设无粘性土：Ka：主动土压力系数计计原原c：填土的粘聚力(kPa)则则式中：粘性土：K0——静止土压力系数；’——土的有效内摩擦角；——墙后填土的重度，地下水位，同济大学采用有效重度(kN/m3)。同济大学土木工程土木工程§3.1土的侧向压力§3.1土的侧向压力荷荷载载三、土压力的计算与与结3.被动土压力结构构无粘性土

5、：Kp：被动土压力系数设设计计原c：填土的粘聚力(kPa)原则则粘性土：同济大学同济大学土木工程土木工程22013-10-17§3.2水压力及流水压力§3.2水压力及流水压力荷荷载载与☞修建在河流、湖泊或在含有地下水和岩与一、静水压力结洞地层中的结构物。结构构1.竖向分力设静水压力设水压力计流水压力计原原Wsx1dddy则一、静水压力则式中：定义：静止的液体对其接触面产生的压力。W–竖向水压(kN)竖向分力γ–水重度（kN/m3）静水压力法向分力同济大学同济大学土木工程土木工程§3.2水压力及流水压力§3.2水压力及流水

6、压力荷荷载载与一、静水压力与二、流水压力结2.法向分力结当水流过结构物表面时，会对结构物产生构构切应力和正应力。设设计计切应力：只有在水高速流动时，才表现出来；原原则则正应力：由于水的重量和水的流速方向发生改变而产生，当水流过结构物时，水流的方向会被结构物的构件改变。特点：总是作用在结构物表面的法线方向同济大学同济大学一般计算中考虑较多计算：pphA0A土木工程土木工程§3.2水压力及流水压力§3.3波浪荷载荷荷载载与二、流水压力与一、波浪的分类Cp:压力系数;结结构计算：：脉动系数;构定义：有波浪时水对结构物产生的附加应

7、力设：水的密度(kg/m3);设称为波浪压力，又称波浪荷载。计v：水的平均流速(()m/s)。计特性：波长l、周期t、波幅h——波浪参数原原则时段平均动压力(Pa)脉动压力(Pa)则影响波浪特性的主要因素有：•风速v•持续时间t随机变量，统计学方法描述•水深H同济大学同济大学•吹程D土木工程“引起振动”土木工程32013-10-17§3.3波浪荷载§3.3波浪荷载荷荷载载与一、波浪的分类与二、波浪荷载的计算结结构分类：构波浪的特性波浪荷载的设1.按波发生位置的不同：表面波和内波设影响因素构筑物的型式和受力特性计计当地的地形地貌、海底

8、坡度原2.海洋表面的波浪按频率（或周期）排列来分类原则则浪高h超过0.5米时，应考虑波浪荷载3.根据干扰力来分类，如风波、潮汐波等不同构筑物，计算方法不同4.根据是否与干扰力