黄土地区路基.ppt

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1、第五章第五章 挡土墙设计挡土墙设计第二节第二节 土压力类型与理论土压力类型与理论1、土压力的概念、土压力的概念土压力土压力挡土墙所受的主要荷载是土体的侧向压力，即土压力。挡土墙所受的主要荷载是土体的侧向压力，即土压力。影响土压力的因素影响土压力的因素：复杂。如墙身几何尺寸、墙背粗糙度、墙背后土的物理及力学：复杂。如墙身几何尺寸、墙背粗糙度、墙背后土的物理及力学性质、土体顶面形状及外荷载、墙和地基的刚度、施工方法。性质、土体顶面形状及外荷载、墙和地基的刚度、施工方法。土压力计算内容土压力计算内容：土压力大小、方向和分布。：土压力大小、方向和分布。计算方法计算方法：采用古典的极限平衡理论。挡土墙一

2、般是条形建筑物，长度远远较高度：采用古典的极限平衡理论。挡土墙一般是条形建筑物，长度远远较高度大，其断面在相当长的范围内是不变的，故土压力计算取大，其断面在相当长的范围内是不变的，故土压力计算取1延米的挡土墙来进行分延米的挡土墙来进行分析，即将土压力的计算当平面问题来处理。析，即将土压力的计算当平面问题来处理。2、三种土压力、三种土压力2.1 静止土压力静止土压力：原状的天然土体中，土体处于静止的弹性平衡状态，这是的土压：原状的天然土体中，土体处于静止的弹性平衡状态，这是的土压力称为静止土压力。力称为静止土压力。第五章第五章 挡土墙设计挡土墙设计第二节第二节 土压力类型与理论土压力类型与理论2

3、.2 主动土压力主动土压力Ea 挡挡土土墙墙在在侧侧压压力力作作用用下下，向向离离开开土土体体的的方方向向产产生生一一个个微微小小的的位位移移（平平移移或或转转动动）时时，土土体体出出现现向向下下滑滑动动的的趋趋势势，土土体体及及墙墙背背逐逐渐渐出出现现的的抗抗剪剪力力抵抵抗抗这这一一滑滑动动的的产产生生，土土体体侧侧压压力力逐逐渐渐减减小小。当当位位移移达达到到某某一一数数值值时时，土土体体的的抗抗剪剪强强度度完完全全发发挥挥，土土体体中中即即将将出出现现滑滑动动面面，土土压压力力减减小小到到最最小小值值，土土体体便便处处于于极极限限平平衡衡状状态态，其其土土压压力力称称为为主主动动土土压压

4、力力，达达 到到 主主 动动 极极 限限 平平 衡衡 状状 态态 时时 墙墙 的的 位位 移移 量量 是是 较较 小小 的的。第五章第五章 挡土墙设计挡土墙设计第二节第二节 土压力类型与理论土压力类型与理论土压力与墙身位移的关系土压力与墙身位移的关系第五章第五章 挡土墙设计挡土墙设计第二节第二节 土压力类型与理论土压力类型与理论土土压压力力与与墙墙身身位位移移的的关关系系第五章第五章 挡土墙设计挡土墙设计第二节第二节 土压力类型与理论土压力类型与理论三种土压力大小关系：2.3 被动土压力被动土压力Ep 如果挡土墙在外力作用下，移动或转动方向是推挤土体，土体出如果挡土墙在外力作用下，移动或转动方

5、向是推挤土体，土体出现向上向内滑动的趋势，同样土体及墙背逐渐出现的抗剪力抵抗这一现向上向内滑动的趋势，同样土体及墙背逐渐出现的抗剪力抵抗这一滑动的产生，土体侧压力逐渐增大。当位移增到某一数值时，土体的滑动的产生，土体侧压力逐渐增大。当位移增到某一数值时，土体的抗剪强度充分发挥，土体中即将出现滑动面，土压力增大到最大值，抗剪强度充分发挥，土体中即将出现滑动面，土压力增大到最大值，土体便处于被动极限平衡状态，其土压力称为被动土压力土体便处于被动极限平衡状态，其土压力称为被动土压力Ep，达到被，达到被动极限平衡状态时墙的移动或转动位移量，比产生主动土压力所需的动极限平衡状态时墙的移动或转动位移量，比

6、产生主动土压力所需的位移量要大得多，如表所示。位移量要大得多，如表所示。三种土压力的应用三种土压力的应用：多数结构可用上述三种界：多数结构可用上述三种界限土压力来进行计算。如重力式挡土墙，墙身有被土限土压力来进行计算。如重力式挡土墙，墙身有被土体向外挤动的可能，墙背承受主动土压力，一般桥台体向外挤动的可能，墙背承受主动土压力，一般桥台也是如此。隧道、地下室、涵洞等的侧墙等不会产生也是如此。隧道、地下室、涵洞等的侧墙等不会产生位移的建筑物，承受的是静止土压力。拱桥桥台、挡位移的建筑物，承受的是静止土压力。拱桥桥台、挡土墙墙趾前部，由于是挤压土体，因此承受是被动土土墙墙趾前部，由于是挤压土体，因此

7、承受是被动土压力。压力。应用中的问题：应用中的问题：（1）在实际工程设计中，由于以不同方式考虑了一定的安）在实际工程设计中，由于以不同方式考虑了一定的安全系数，因此，墙后土体实际上是不会达到主动土压力状全系数，因此，墙后土体实际上是不会达到主动土压力状态的。墙背承受的土压力是界于主动与静止土压力之间，态的。墙背承受的土压力是界于主动与静止土压力之间，但并不影响以主动土压力作为设计荷载的合理性，因为挡但并不影响以主动土压力作为设计荷载的合理性，因为挡土墙破坏时，墙身必定产生相当的位移，此时，墙后土体土墙破坏时，墙身必定产生相当的位移，此时，墙后土体的应力状态趋近主动极限状态。的应力状态趋近主动极

8、限状态。（2）一些轻型支挡结构，如加筋土挡墙、锚杆挡墙等的墙面）一些轻型支挡结构，如加筋土挡墙、锚杆挡墙等的墙面系与其后填土之间，始终不可能达到极限状态所需位移，其系与其后填土之间，始终不可能达到极限状态所需位移，其土压力界于主动与静止土压力之间，从大量的实验与现场测土压力界于主动与静止土压力之间，从大量的实验与现场测试中得到证明。这类土压力的计算方法是急需解决的问题，试中得到证明。这类土压力的计算方法是急需解决的问题，因为它的大小与位移有直接的关系，而经典理论是无法通过因为它的大小与位移有直接的关系，而经典理论是无法通过产生的位移量来计算土压力的，除采用经验方法外，目前较产生的位移量来计算土

9、压力的，除采用经验方法外，目前较多采用有限元法进行计算复核。多采用有限元法进行计算复核。3 两种古典土压力理论与主动、被动土压力计算两种古典土压力理论与主动、被动土压力计算朗金理论朗金理论：假定土体为松散介质，依据土体中一点的极限平衡条件来：假定土体为松散介质，依据土体中一点的极限平衡条件来确定土压力强度与破裂面的方向。确定土压力强度与破裂面的方向。库仑理论库仑理论：假定破裂面形状，依据极限状态下破裂棱体的静力平衡条：假定破裂面形状，依据极限状态下破裂棱体的静力平衡条件来确定土压力。件来确定土压力。两种理论的比较：两种理论的比较：朗金理论基于散体一点的极限应力状态推出，在理朗金理论基于散体一点的极限应力状态推出，在理论上较为严谨，但是由于其只考虑了较简单的边界条件，在应用上受论上较为严谨，但是由于其只考虑了较简单的边界条件，在应用上受到了较大的限制。库仑理论计算简便，能适用于各种边界条件，而且到了较大的限制。库仑理论计算简便，能适用于各种边界条件，而且在一定范围内能得到比较好的解答，因此应用很广。在一定范围内能得到比较好的解答，因此应用很广。3.1 朗金土压力理论朗金土压力理论是从研究弹性半无限体内的应力状态出发，根据土的极限平衡理论来计算土压力的。适用条件：墙背垂直 墙后填土的表面水平 墙背光滑。