2019年荷载与结构设计方法ppt课件.ppt

《2019年荷载与结构设计方法ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第5章侧压力返回总目录土的侧压力静水压力及流水压力波浪荷载冰荷载习题与思考题本章内容挡土墙是防止土体坍塌的构筑物，广泛应用于房屋建筑、水利、铁路以及公路和桥梁工程中。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。土的侧压力一、土的侧向压力分类根据挡土墙的移动情况和墙后土体所处的状态，土压力可分为静止土压力、主动土压力和被动土压力3种情形。1.静止土压力挡土墙在土压力作用下，不产生任何位移或转动，墙后土体处于弹

2、性平衡状态，此时墙背所受的土压力称为静止土压力(图5.1(a))，一般用E0表示。2.主动土压力当挡土墙在土压力的作用下，背离墙背方向移动或转动时(图5.1(b))，作用在墙背上的土压力从静止土压力值逐渐减少，直至墙后土体出现滑动面。滑动面以上的土体将沿这一滑动面向下向前滑动，墙背上的土压力减小到最小值，滑动楔体内应力处于主动极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力称为主动土压力，一般用Ea表示。3.被动土压力如果挡土墙在外力作用下向土体方向移动或转动时(图5.1(c))，墙体挤压墙后土体，作用在墙背上的土压力从静止土压力值逐

3、渐增大，墙后土体也会出现滑动面，滑动面以上土体将沿滑动方向向上向后推出，墙后土体开始隆起，作用在挡土墙上的土压力增加到最大值，滑动楔体内应力处于被动极限平衡状态。此时作用在墙背上的土压力称为被动土压力，一般用Ep表示。土的侧压力一般情况下，在相同的墙高和填土条件下，主动土压力小于静止土压力，而静止土压力又小于被动土压力，即：Ea

4、：土压力的大小及分布、墙身的位移、填土的性质、墙体的截面刚度、地基的土质等。由于缺乏系统的观测资料和大规模的实验研究，在设计中通常采用古典的库仑理论或朗金理论，通过修正、简化来确定土压力。1.朗金土压力理论朗金土压力理论是通过研究弹性半空间土体、应力状态和极限平衡条件导出的土压力计算方法。朗金土压力理论的基本假设如下：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；③挡土墙墙背竖直、光滑，填土面水平无超载。土的侧压力(a)z深度处应力状态(b)主动朗金状态(c)被动朗金状态(d)摩尔应力圆表示的朗金状态图5.2半空

5、间的极限平衡状态1)弹性静止状态当挡土墙无位移时，墙后土体处于弹性平衡状态，如图5.2(a)所示，作用在墙背上的应力状态与弹性半空间土体应力状态相同，墙背竖直面和水平面均无剪应力存在。在填土面深度z处，取出一单元体，其上作用的应力状态为：竖向应力：(5-2)水平应力：(5-3)式中K0为静止土压力系数，是土体水平应力与竖向应力的比值。用和作出的摩尔应力圆与土的抗剪强度曲线不相切，如图5.2(d)中圆Ⅰ所示。土的侧压力2)塑性主动状态当挡土墙离开土体向背离墙背方向移动时，墙后土体有伸张趋势，如图5.2(b)所示，此时墙后竖向应

6、力不变，水平应力逐渐减小，随着挡土墙位移减小到土体达到塑性极限平衡状态，此时水平应力达最低值，称为主动土压力强度，为小主应力；而较大，为大主应力，有：竖向应力：=常数(5-4)水平应力：(5-5)此时σ3和σ1的摩尔应力圆与抗剪强度包络线相切，如图5.2(d)中的圆Ⅱ所示。土体形成一系列剪裂面，面上各点都处于极限平衡状态，称为主动朗金状态。此时滑裂面的方向与大主应力作用的水平面交角a=45°+φ/2(φ为土的内摩擦角)。土的侧压力3)塑性被动状态当挡土墙在外力作用下沿水平方向挤压土体时，如图5.2(c)所示，仍不发生变化，随

7、着墙体位移增加而逐渐增大，当挡土墙挤压土体使其达到极限平衡状态，此时水平应力超过竖向应力达到最大值，称为被动土压力强度，为大主应力；而较要小，为小主应力竖向应力：(5-6)水平应力：(5-7)此时σ3和σ1的莫尔应力圆与抗剪强度包络线相切，如图5.2(d)中的圆Ⅲ所示。土体形成一系列测控裂面，并处于极限平衡状态，称为被动朗金状态。滑裂面的方向与小主应力作用的水平面交角α=45°-φ/2。土的侧压力2.土体极限平衡应力状态当土体中某点处于极限平衡状态时，由土力学的强度理论可导出大主应力σ1和小主应力σ3应满足地关系式：粘性土：

8、(5-8a)(5-8b)无粘性土：(5-9a)(5-9b)土的侧压力三、土的侧压力计算1.静止土压力静止土压力可按下述方法计算。在填土表面以下任意深度z处取一微小单元体，其上作用着竖向土体自重，如前所述，土体在竖直面和水平面均无剪应力，该处的静止土压力强度为：(5-10)式中，K0——土的