1、擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力土體作用在擋土結(jié)構(gòu)物上的壓力稱為土壓力。 2.土壓力: 用來支撐天然或人工斜坡不致坍塌以保持土體穩(wěn)定性，或使部分側(cè)向荷載傳遞分散到填土上的一種結(jié)構(gòu)物。1.擋土結(jié)構(gòu)物（擋土墻）完工完工混凝土擋土墻及復(fù)合排水管建成后的坡間擋土墻垮塌的重力式擋墻失穩(wěn)的立交橋加筋土擋土墻擋土墻為剛性不動(dòng)時(shí)，土處于靜止?fàn)顟B(tài)不產(chǎn)生位移和變形，此時(shí)作用在擋土墻上的土壓力。土壓力分為三大類：1.靜止土壓力 p0當(dāng)擋土墻在墻后填土壓力作用下離開填土移動(dòng)，土壓力逐漸減小,墻后的填土達(dá)到極限平衡狀態(tài)（或破壞）時(shí)，作用在墻上的土壓力稱為主動(dòng)土壓力 2.主動(dòng)土壓力pa:主動(dòng)3.被動(dòng)土壓力pp當(dāng)擋土墻在外力作用下向填

2、土擠壓，墻后填土達(dá)到極限平衡狀態(tài)，作用在墻上的土壓力稱為被動(dòng)土壓力被動(dòng)如果土推墻而使擋土墻發(fā)生一定的位移，使土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)，這時(shí)作用在墻背上的土壓力為 。 (A) 靜止土壓力 (B) 被動(dòng)土壓力 (C) 主動(dòng)土壓力6.2靜止土壓力豎直向：水平向：土單元無側(cè)向位移屬于有側(cè)限應(yīng)變條件：根據(jù)彈性力學(xué)中廣義虎克定律：K0靜止土壓力系數(shù)有效內(nèi)摩擦角由于土的很難確定，K0常用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算砂性土粘性土超固結(jié)粘土靜止土壓力分布及總土壓力1.靜止土壓力分布力2.靜止土壓力的總土壓力作用點(diǎn)：均布力求合力三角形分布力求合力H6.3 朗肯土壓力理論Rankine土壓力理論和Coulomb土壓力理論是計(jì)算主動(dòng)土壓

3、力和被動(dòng)土壓力的兩種基本理論。認(rèn)為墻后填土達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，與墻背接觸的任一土單元體都處于極限平衡狀態(tài)，然后根據(jù)土單元體處于極限平衡狀態(tài)時(shí)應(yīng)力所滿足的條件來建立土壓力的計(jì)算公式1.擋土墻背面豎直2.墻背光滑3.墻后填土面水平基本原理假設(shè)45/23=pa31=rz145/290+F133=rz1=pp主動(dòng)土壓力：大主應(yīng)力1 為自重應(yīng)力 小主應(yīng)力3 為未知力被動(dòng)土壓力：大主應(yīng)力1 為未知力 小主應(yīng)力3 為自重應(yīng)力31c2 fAcctg無粘性土：c=0粘性土：例. 按朗肯土壓力理論計(jì)算擋土墻背面上的被動(dòng)土壓力時(shí)，墻背為 (A) 大主應(yīng)力作用面 (B) 小主應(yīng)力作用面 (C) 滑動(dòng)面例. 符合朗肯條

4、件，擋土墻后填土發(fā)生主動(dòng)破壞時(shí)，滑動(dòng)面為 。 (A) 與水平面夾角呈45+/2 (B) 與水平面夾角呈45/2 (C) 與水平面夾角呈45 例. 符合朗肯條件，擋土墻后填土發(fā)生被動(dòng)破壞時(shí)，滑動(dòng)面為 。 (A) 與水平面夾角呈45+/2 (B) 與水平面夾角呈45/2 (C) 與水平面夾角呈45 6.3.1朗肯理論主動(dòng)土壓力無粘性土(砂土)的主動(dòng)土壓力分布力 Ka：主動(dòng)土壓力系數(shù) 砂土主動(dòng)土壓力的總土壓力作用點(diǎn)：粘性土的主動(dòng)土壓力分布力 粘性土主動(dòng)土壓力的總土壓力作用點(diǎn)：6.3.2朗肯理論被動(dòng)土壓力無粘性土(砂土)的被動(dòng)土壓力分布力 Kp：被動(dòng)土壓力系數(shù) 砂土被動(dòng)土壓力的總土壓力作用點(diǎn)：粘性土的

5、被動(dòng)土壓力分布力 粘性土被動(dòng)土壓力的總土壓力EpHEpH作用點(diǎn)的計(jì)算：HF1F2F總X作用點(diǎn)：作用點(diǎn)：例：已知某重力式擋土墻，墻高H=6.0m，墻背豎直、光滑，填土表面水平，填土容重18.5kN/m3,內(nèi)摩擦角200，粘聚力c19kPa。求作用在擋土墻上的主動(dòng)、被動(dòng)土壓力，并繪出土壓力分布圖。6m18.5kN/m3200c19kPa解：1.主動(dòng)土壓力作用點(diǎn)：Ea2.被動(dòng)土壓力Z0ZHEpH作用點(diǎn)的計(jì)算：2.32m庫侖土壓力理論土的極限平衡狀態(tài)滑動(dòng)楔體靜力平衡條件土壓力的計(jì)算方法庫倫土壓力理論的基本假設(shè)：1.墻后的填土是理想的散粒體（粘聚力c=0）；填土ABDCE2.滑動(dòng)破壞面為一通過墻踵的平面

6、。6.4.1、主動(dòng)土壓力WREaACBWREaH 作用于土楔上的力：1.土楔體的自重 ； 2.破壞面上的反力R；3.墻背對(duì)土楔體的反力Ea ； 由土楔體的靜力平衡條件得：WREa最危險(xiǎn)滑動(dòng)面確定：Ea對(duì)求導(dǎo)，等于零求極大值當(dāng)=0時(shí)，即：墻背光滑垂直，填土表面水平時(shí)庫倫主動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，主動(dòng)土壓力的作用點(diǎn)在距墻底H/3處WREaACBH6.4.4、被動(dòng)土壓力WREpACBWREpH當(dāng)=0時(shí)，即：墻背光滑垂直，填土表面水平時(shí)庫倫被動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，被動(dòng)土壓力的作用點(diǎn)在距墻底H/3處例：當(dāng)擋土墻受到主動(dòng)土壓力作用時(shí)，墻背和填土滑動(dòng)面上摩擦力方向正確的是庫侖土壓力理論通常

7、適于 (A) 粘性土 (B) 砂性土 (C) 各類土例. 若擋土墻的墻背豎直且光滑，墻后填土面水平，粘聚力c=0，采用朗金解和庫侖解，得到的主動(dòng)土壓力差別為 (A) 朗金解大 (B) 庫侖解大 (C) 相同例. 若擋土墻的墻背豎直且光滑，墻后填土面水平，粘聚力c=0，按庫侖土壓力理論，正確確定被動(dòng)狀態(tài)的滑動(dòng)土楔范圍的是區(qū)別 朗肯 庫侖極限平衡條件 滑動(dòng)楔體法墻背面豎直光滑墻后填土面水平墻背、填土無限制適合砂性土計(jì)算誤差主動(dòng)土壓力偏大被動(dòng)土壓力偏小實(shí)際墻背面不豎直不光滑由于實(shí)際滑裂面不一定是平面主動(dòng)土壓力偏小被動(dòng)土壓力偏大6.3.3.幾種計(jì)算土壓力的特殊情況1.填土面有均布荷載的土壓力計(jì)算EaC

8、0砂土的主動(dòng)土壓力將均布荷載換算成當(dāng)量的土重?fù)跬翂ι媳砻娴闹鲃?dòng)土壓力：擋土墻上表面的主動(dòng)土壓力：例：已知某混凝土擋土墻，墻高H=5.0m，墻背豎直、光滑，填土表面水平，作用有均布荷載q=20kPa。填土容重17kN/m3,內(nèi)摩擦角300，粘聚力c10kPa。求作業(yè)在擋土墻上的主動(dòng)土壓力，并繪出土壓力分布圖。C解：將均布荷載換算成當(dāng)量的土重。擋土墻上表面的主動(dòng)土壓力：作用點(diǎn)：Ea2.填土中有地下水時(shí)的土壓力計(jì)算當(dāng)墻后填土中有水時(shí)，需考慮地下水位以下的填土由于浮力作用使有效重量減輕引起的土壓力減小，水下填土部分采用浮容重進(jìn)行計(jì)算。KagH1KagH2gwH2水壓力土壓力3.填土為成層土?xí)r的土壓力計(jì)

9、算由于各層填土重度不同，使得填土豎向應(yīng)力分布在土層交界面上出現(xiàn)轉(zhuǎn)折由于各層填土粘聚力和內(nèi)摩擦角不同，所以在計(jì)算主動(dòng)或被動(dòng)土壓力系數(shù)時(shí)，需采用計(jì)算點(diǎn)所在土層的粘聚力和內(nèi)摩擦角CBAg1 f1 c1g2 f2 c2H2H1采用當(dāng)量法（一）第一層土的主動(dòng)土壓力計(jì)算：按常規(guī)方法（二）第二層土的主動(dòng)土壓力計(jì)算：h1.第二層土的上表面2.第二層土的下表面例：已知某混凝土擋土墻，墻高H=5.0m，墻背豎直、光滑，填土表面水平，墻后土體分為兩層如圖。求作業(yè)在擋土墻上的主動(dòng)土壓力，并繪出土壓力分布圖。CBAH12mH23mr118kN/m3 1300C10r219.5kN/m3 2150C210kPa1.第一層

10、土的主動(dòng)土壓力計(jì)算2.第二層土的主動(dòng)土壓力計(jì)算hBAH12mH23m12kPa5.9kPa40.4kPa例：已知某混凝土擋土墻，墻高H=7.0m，墻背豎直、光滑，填土表面水平，墻后土體分為兩層如圖，地下水位于填土表面以下3m處。求作業(yè)在擋土墻上的主動(dòng)土壓力，并繪出土壓力分布圖。解：（一）第一層土的主動(dòng)土壓力計(jì)算1.第一層土的上表面CBAH13mH24mr116.5kN/m3 1200C10 2300C210kParsat=20kN/m3q=100kPah0r2=19kN/m3CBAH13mH24mr116.5kN/m3 1200C10 2300C210kParsat 20kN/m3q=100k

11、Pah0（二）第二層土的主動(dòng)土壓力計(jì)算hr2=19kN/m3BAH13mH24m49kPa42kPa74kPa56kPaqrwH24. 墻背形狀有變化CABDdEa1AD Ea2CBAB墻：按常規(guī)計(jì)算BC墻：將BC延伸至D，以DBC作為假想墻面計(jì)算帶卸荷臺(tái)的擋土墻土壓力5車輛荷載引起的土壓力汽車、路面行使，給擋土結(jié)構(gòu)荷載的作用。根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范來計(jì)算等效的土壓力計(jì)算原理是按照庫侖土壓力理論，把填土滑動(dòng)的土體范圍內(nèi)的車輛荷載，換算成厚度的土層作用在破壞棱體范圍內(nèi)的車輛荷載，換算成厚度為 的土層GL0H填土重度：B擋土墻的計(jì)算長度：擋土墻的計(jì)算長度B：300L+aB=l+a+Htan300

12、HH/2B=l+a+Htan300L0=H（tancot）主動(dòng)土壓力為H1.重力式擋土墻2.懸臂式擋土墻墻頂墻基墻趾墻面墻背墻趾墻踵立壁鋼筋擋土墻設(shè)計(jì)1 擋土墻類型3.扶壁式擋土墻4.錨定板式與錨桿式擋土墻墻趾墻踵扶壁墻板錨定板基巖錨桿1.抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動(dòng)為基底摩擦系數(shù)，根據(jù)土的類別查表得到重力式 擋土墻計(jì)算EaEayEaxWabh2.穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾O點(diǎn)向外傾覆EaEayEaxWabh總 結(jié)1.靜止土壓力 e0K0靜止土壓力系數(shù)成三角形分布：2 朗肯土壓力理論粘性土的主動(dòng)土壓力分布力 粘性土的被動(dòng)土壓力分布力 成三角形分布