荷载与结构设计方法-侧压力.ppt

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1、第三章侧压力本章内容第一节土的侧压力第二节静水压力和动水压力第三节波浪荷载第四节冻胀力第五节冰压力第一节土的侧压力挡土墙土压力是设计挡土墙断面及验算其稳定性的主要荷载挡土墙是防止墙后土体坍塌的构筑物，广泛应用于房屋建筑、水利、路桥、港口等工程中。第一节土的侧压力土的侧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。由于土压力是挡土墙的主要荷载，因此，设计挡土墙时首先要确定土压力的性质、大小、方向和作用点。本节内容：讨论土压力的大小和分布规律。垮塌的重力式挡土墙第一节土的侧压力一、土侧压力的分类根据墙

2、体位移和墙后土体状态E0EpEa被动土压力主动土压力静止土压力土压力第一节土的侧压力一、土压力分类1.静止土压力earthpressureatrestEo如果挡土墙在土压力作用下不发生移动或转动而保持原来位置，则墙后土体处于弹性平衡状态，此时墙背所受的土压力称为静止土压力—以符号E0表示2.主动土压力在土压力作用下，挡土墙离开土体向前位移至一定数值，墙后土体达到主动极限平衡状态时，作用在墙背的土压力滑裂面Ea3.被动土压力Ep滑裂面在外力作用下，挡土墙推挤土体向后位移至一定数值，墙后土体达到被动极限平衡状态时，作用

3、在墙上的土压力activeearthpressurepassiveearthpressure4.三种土压力之间的关系-△+△+△-△Eo△a△pEaEoEp对同一挡土墙，在填土的物理力学性质相同的条件下有以下规律：1.Ea＜Eo＜＜Ep2.△p＞＞△a一般土的侧向压力计算采用朗肯土压力理论或库伦土压力理论。这两个著名的经典土压力理论，概念明确、方法简单，目前工程实践中仍然广泛采用。第一节土的侧压力研究了弹性半空间土体极限平衡状态时的受力，根据半空间内的应力状态和土的极限平衡理论而得出的土压力计算方法。朗肯土压力理论

4、（Rankine’searthpressuretheory）基本假定对象为弹性半空间土体填土面无限长不考虑挡土墙及回填土的施工因素挡土墙的墙背竖直、光滑、填土面水平、无超载墙背与填土之间无摩擦力，因而无剪力，即墙背为主应力面第一节土的侧压力1、静止土压力计算作用在挡土结构背面的静止土压力可视为天然土层自重应力的水平分量K0hhzK0zzh/3静止土压力系数静止土压力强度静止土压力系数测定方法：1.通过侧限条件下的试验测定2.采用经验公式K0=1-sinφ’计算3.按相关表格提供的经验值确定静止土压

5、力分布土压力作用点三角形分布作用点距墙底h/3第一节土的侧压力2、主动土压力Ea、被动土压力Ep塑性主动状态当挡土墙离开土体向远离墙背方向移动时，墙后土体有伸张的趋势，此时单元在水平截面上的法向应力z不变而竖向截面上的法向应x却逐渐减少（↓），直至满足极限平衡条件为止（称为主动朗金状态），此时x达最低限值a，因此，a是小主应力，而z是大主应力，并且莫尔圆与抗剪强度包线相切。（图中圆A）此时滑动面的方向与大主压力z的作用面（即水平面）成=450+/2塑性被动状态：当挡土墙在外力作用下挤压土体，水

6、平截面上的法向应力z不变，x不断增加（↑），直至满足极限平衡条件（称为被动朗金状态）时x达最大限值p，这时，x=p是大主应力，而z是小主应力，并且莫尔圆与抗剪强度包线相切。（圆B）第一节土的侧压力此时滑动面的方向与小主压力z的作用面（即水平面）成=450-/2塑性主动状态与被动状态B由土力学的强度理论可知，当土体中某点处于极限平衡状态时，大主应力1和小主应力3之间应满足以下关系式：第一节土的侧压力无粘性土粘性土土体达主动极限平衡状态时，z=z不变，也即大主应力不变，而水平应力x是小

7、主应力a，即1=z=z、3=a无粘性土a=ztg2(450-/2)或a=zka粘性土a=ztg2(450-/2)-2ctg(450-/2)第一节土的侧压力ka—主动土压力系数，ka=tg2(450-/2)；—墙后填土的容重，kN/m3，地下水位以下用浮容重；c—填土的内聚力，kN/m2；z—所计算的点离填土面的深度。Ea通过三角形的形心，即作用在离墙底H/3处。粘性土的主动土压力强度包括两部分（如图）：无粘性土的主动土压力强度与高度成正比，沿高度的压力分布为三角形（如图），单位

8、墙长的主动土压力为：第一节土的侧压力主动土压力大小第一节土的侧压力(a)主动土压力的计算(b)无粘性土（c)粘性土主动土压力强度a分布粘性土的侧压力分布仅是abc部分实际上墙与土在很小的拉应力作用下就会分离，故在计算土压力时可略去不计。a点离填土面的深度常称为临界深度，在填土面无荷载的条件下，可令式为零求得z0值，即：主动土压力Ea通过在三角形ab