土力学--挡土结构物上的土压力.pptx
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1、 绪论绪论 第一章第一章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类 第二章第二章 土中水的运动规律土中水的运动规律 第三章第三章 土体中的应力计算土体中的应力计算 第四章第四章 土的变形与地基的沉降土的变形与地基的沉降 第五章第五章 土的抗剪强度土的抗剪强度 第六章第六章 挡土结构物上的土压力挡土结构物上的土压力 第七章第七章 地基的承载力地基的承载力 第八章第八章 土坡稳定分析土坡稳定分析6.1 概述概述6.2 静止土压力计算静止土压力计算6.3 朗肯朗肯(Rankine)土压力理论土压力理论6.4 库仑库仑(Coulomb)土压力理论土压力理论6.5 两种土压力理论的比较两种土压力理论
2、的比较6.6 几种常见的主动土压力几种常见的主动土压力第六章第六章 挡土结构物上挡土结构物上的土压力的土压力6.1 概述概述一、挡土结构物的用途一、挡土结构物的用途二、什么是挡土结构物及土压力二、什么是挡土结构物及土压力三、三、计算土压力的目的计算土压力的目的四、四、挡土墙的类型挡土墙的类型五、土压力的类型五、土压力的类型6.1 概述概述一、挡土结构物的用途一、挡土结构物的用途地下室侧墙地下室侧墙P填土填土拱桥桥台拱桥桥台PP天然坡天然坡或填土或填土P填填土土堤岸挡土墙堤岸挡土墙6.1 概述概述二、什么是挡土结构物及土压力二、什么是挡土结构物及土压力挡土结构物挡土结构物(挡土墙挡土墙)用来保持
3、岩土体稳定性的一用来保持岩土体稳定性的一种结构物。种结构物。挡土结构物上的土压力挡土结构物上的土压力 挡土结构物所承受的来自岩挡土结构物所承受的来自岩土体的土体的侧向压力侧向压力。6.1 概述概述三、计算土压力的目的三、计算土压力的目的挡土墙挡土墙 Retaining wall土压力土压力Earth pressure土压力土压力Earth pressure土土6.1 概述概述 三、计算土压力的目的三、计算土压力的目的6.1 概述概述 三、计算土压力的目的三、计算土压力的目的为了设计稳定的挡土墙为了设计稳定的挡土墙P桥面桥面1.受力分析受力分析2.设计:断面、材料设计:断面、材料3.稳定验算稳定
4、验算抗倾覆抗倾覆抗滑动抗滑动承载力承载力设计思路(重力式)设计思路(重力式)?6.1 概述概述四、挡土墙的类型四、挡土墙的类型刚性挡土墙刚性挡土墙本身变形极小,只能发生整体位移本身变形极小,只能发生整体位移 重力式重力式悬臂式悬臂式扶壁式扶壁式 锚拉式锚拉式(锚碇式)(锚碇式)6.1 概述概述四、挡土墙的类型四、挡土墙的类型刚性挡土墙刚性挡土墙位移及土压力分布位移及土压力分布6.1 概述概述 四、挡土墙的类型四、挡土墙的类型柔性挡土墙柔性挡土墙本身会发生变形,墙上土压力分布形式复杂本身会发生变形,墙上土压力分布形式复杂护坡桩形成的挡土结构锚杆锚杆板桩板桩板桩变形板桩变形板桩上土压力板桩上土压力
5、 实测实测 计算计算板桩板桩锚杆锚杆6.1 概述概述 四、挡土墙的类型四、挡土墙的类型柔性挡土墙柔性挡土墙本身会发生变形本身会发生变形墙上土压力分布形式复杂墙上土压力分布形式复杂带有支撑的板桩上的土压力带有支撑的板桩上的土压力变形变形土压力分布土压力分布6.1 概述概述 四、挡土墙的类型四、挡土墙的类型柔性挡土墙柔性挡土墙本身会发生变形,墙上土压力分布形式复杂本身会发生变形,墙上土压力分布形式复杂刚性挡土墙刚性挡土墙土压力计算比较简单,其它类型的土压力计算土压力计算比较简单,其它类型的土压力计算大都以刚性挡土墙为基础大都以刚性挡土墙为基础本章要讨论的中心问题本章要讨论的中心问题刚性挡土墙上的土
6、压力性质及土压力计算,包刚性挡土墙上的土压力性质及土压力计算,包括土压力的方向、分布、合力及合力作用点括土压力的方向、分布、合力及合力作用点6.1 概述概述五、土压力的类型五、土压力的类型墙体位移方向与土压力类型墙体位移方向与土压力类型6.1 概述概述五、土压力的类型五、土压力的类型H-+PpP0Pa土压力P =H-H15%o15%=0 0极限平极限平衡状态衡状态静止土压力静止土压力 P0主动土压力主动土压力 Pa被动土压力被动土压力 Pp0土压力的类型与墙体位移方向有关;土压力的类型与墙体位移方向有关;其大小不是常数,与位移量有关。其大小不是常数,与位移量有关。6.1 概述概述五、土压力的类
7、型五、土压力的类型静止土压力静止土压力 P0:坚硬地基上,断面较大坚硬地基上,断面较大主动土压力主动土压力 Pa:一般挡土墙一般挡土墙被动土压力被动土压力 Pp:桥台桥台三种土压力类型三种土压力类型发生的条件。发生的条件。P桥面桥面拱桥桥台拱桥桥台6.1 概述概述一、挡土结构物的用途一、挡土结构物的用途二、什么是挡土结构物及土压力二、什么是挡土结构物及土压力三、三、计算土压力的目的计算土压力的目的四、四、挡土墙的类型挡土墙的类型五、土压力的类型五、土压力的类型6.1 概述概述 6.2 静止土压力计算静止土压力计算6.3 朗肯朗肯(Rankine)土压力理论土压力理论6.4 库仑库仑(Coulo
8、mb)土压力理论土压力理论6.5 两种土压力理论的比较两种土压力理论的比较6.6 几种常见的主动土压力几种常见的主动土压力第六章第六章 挡土结构物上挡土结构物上的土压力的土压力静止土压力静止土压力墙体不发生任何位移墙体不发生任何位移 =0相当于天然地基土的应力相当于天然地基土的应力状态(侧限状态)状态(侧限状态)K0 应力状态应力状态嵌岩的挡土墙嵌岩的挡土墙地下室地下室6.2 静止土压力计算静止土压力计算1.计算公式计算公式2.分布分布3.合力合力 v v hshzK0:静止土压力系数静止土压力系数 理论上侧限应力状态理论上侧限应力状态 K K0 0=/(1-/(1-)对于砂土、正常固结粘土对
9、于砂土、正常固结粘土很难确定很难确定Jaky公式:公式:6.2 静止土压力计算静止土压力计算q1.计算公式计算公式静止土压力静止土压力H6.2 静止土压力计算静止土压力计算2.分布分布q=0?HP0静止土压力的合力:静止土压力的合力:6.2 静止土压力计算静止土压力计算3.合力合力合力作用点:距离墙底合力作用点:距离墙底H/3H/3处处6.1 概述概述 6.2 静止土压力计算静止土压力计算 6.3 朗肯朗肯(Rankine)土压力理论土压力理论6.4 库仑库仑(Coulomb)土压力理论土压力理论6.5 两种土压力理论的比较两种土压力理论的比较6.6 几种常见的主动土压力几种常见的主动土压力第
10、六章第六章 挡土结构物上挡土结构物上的土压力的土压力6.3 朗肯朗肯(Rankine)土压力理论土压力理论一、主动土压力一、主动土压力1.计算公式计算公式2.破坏面的方向破坏面的方向3.分布及合力分布及合力4.粘性土的自立高度粘性土的自立高度5.粘性土土坡的裂隙深度粘性土土坡的裂隙深度二、被动土压力二、被动土压力1.计算公式计算公式2.破坏面的方向破坏面的方向3.分布及合力分布及合力1857年年各点的应力状态:弹性平衡各点的应力状态:弹性平衡主动极限平衡主动极限平衡 3f v=q+z h v h6.3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论一、主动土压力一、主动土压力 1.计算公式计算公式q大大主应力主
11、应力假想挡土墙假想挡土墙半无限土体半无限土体小小主应力主应力弹性平弹性平衡状态衡状态不变不变减小减小?主动极限平衡应力状态主动极限平衡应力状态6.3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论一、主动土压力一、主动土压力 1.计算公式计算公式假定:假定:墙背垂直光滑;填土表面水平墙背垂直光滑;填土表面水平H v hzq朗肯主动土压力系数朗肯主动土压力系数朗肯主动土压力朗肯主动土压力 1大主应力面与水平面平行大主应力面与水平面平行Ea=36.3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论一、主动土压力一、主动土压力 2.破坏面的方向破坏面的方向n 剪切破坏面:剪切破坏面:从大主应力面从大主应力面逆时针逆时针旋转旋转f f从
12、大主应力面从大主应力面顺时针顺时针旋转旋转f f 1 3 Oc 1 3大主应力面大主应力面无超载(无超载(q=0)、填土为砂土()、填土为砂土(c=0)3.分布及合力分布及合力6.3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论一、主动土压力一、主动土压力主动土压力合力主动土压力合力无超载(无超载(q=0)、填土为粘性土)、填土为粘性土3.分布及合力分布及合力6.3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论一、主动土压力一、主动土压力负号负号45+f f/2z0z0zz0 zz0 Pa主动土压力合力主动土压力合力粘性土的粘性土的临界深度临界深度泰勒的边坡稳定图表:泰勒的边坡稳定图表:4.粘性土的自立高度粘性土的自立高度6
13、.3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论一、主动土压力一、主动土压力z0z0HcHc=2z0以上部分作用在以上部分作用在挡土墙上的土压力挡土墙上的土压力0有墙也没有土压力有墙也没有土压力去掉墙后土可自立去掉墙后土可自立粘性土的自立高度粘性土的自立高度(垂直开挖临界深度)(垂直开挖临界深度)Hc=z05.粘性土土坡的裂隙深度粘性土土坡的裂隙深度6.3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论一、主动土压力一、主动土压力粘性土的裂隙深度粘性土的裂隙深度临界深度临界深度z0裂隙对边坡稳定性不利:裂隙对边坡稳定性不利:5.粘性土土坡的裂隙深度粘性土土坡的裂隙深度6.3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论一、主动土压力一、主动
14、土压力粘性土的裂隙深度粘性土的裂隙深度临界深度临界深度z0裂隙对边坡稳定性不利:裂隙对边坡稳定性不利:z0滑动面滑动面不能计入此不能计入此段滑动面对抵段滑动面对抵抗滑动的贡献抗滑动的贡献如有地表荷载,可能产如有地表荷载,可能产生静止或主动土压力生静止或主动土压力产生产生水压力水压力6.3 朗肯朗肯(Rankine)土压力理论土压力理论一、主动土压力一、主动土压力1.计算公式计算公式2.破坏面的方向破坏面的方向3.分布及合力分布及合力4.粘性土的自立高度粘性土的自立高度5.粘性土土坡的裂隙深度粘性土土坡的裂隙深度二、被动土压力二、被动土压力1.计算公式计算公式2.破坏面的方向破坏面的方向3.分布
15、及合力分布及合力 1f v=q+z h被动极限被动极限平衡应力状态平衡应力状态 v=q+z h=K0v 3 145-f f/26.3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论二、被动土压力二、被动土压力1.计算公式计算公式不变不变q增大增大n 剪切破坏面:剪切破坏面:与大主应力面夹角与大主应力面夹角?与水平面夹角与水平面夹角被动极限平衡应力状态被动极限平衡应力状态6.3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论二、被动土压力二、被动土压力 1.计算公式计算公式假定:假定:墙背垂直光滑;填土表面水平墙背垂直光滑;填土表面水平H v hzq朗肯被动土压力系数朗肯被动土压力系数朗肯被动土压力朗肯被动土压力大主应力面与水平面
16、成大主应力面与水平面成90度度6.3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论二、被动土压力二、被动土压力 2.破坏面的方向破坏面的方向n 剪切破坏面:剪切破坏面:从大主应力面从大主应力面逆时针逆时针旋转旋转f f从大主应力面从大主应力面顺时针顺时针旋转旋转f f45-f f/2 Ep=1 3z与水平面夹角与水平面夹角无超载(无超载(q=0)、填土为砂土()、填土为砂土(c=0)3.分布及合力分布及合力6.3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论二、被动土压力二、被动土压力被动土压力合力被动土压力合力无超载(无超载(q=0)、填土为粘性土)、填土为粘性土3.分布及合力分布及合力6.3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论
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