挡土结构物上的土压力

第六章：土压力名词解释1、土压力：指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力。

2、静止土压力：挡土墙在压力作用下不发生任何变形和位移，墙后填土处于弹性平衡状态时，作用在挡土墙背的土压力。

3、主动土压力：挡土墙背离土体方向移动时，当墙后土体达到主动极限平衡状态时，土压力降为最小值，作用在墙背的土压力。

4、被动土压力：挡土墙向着土体方向移动时，当墙后土体达到被动极限平衡状态时，土压力达到最大值，作用在墙背的土压力。

5、挡土墙：为了防止土体的滑坡或坍塌而修建的支挡结构物。

简答1、什么是土压力？分为哪几种？其定义和产生条件是什么？答：挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力称为土压力。

根据墙的位移情况和墙后填土的平衡状态将土压力分为静止土压力、主动土压力、被动土压力三种。

挡土墙在压力作用下不发生任何变形和位移，墙后填土处于弹性平衡状态时，作用在挡土墙背的土压力为静止土压力。

挡土墙背离土体方向移动时，当墙后土体达到主动极限平衡状态时，土压力降为最小值，作用在墙背的土压力为主动土压力。

挡土墙向着土体方向移动时，当墙后土体达到被动极限平衡状态时，土压力达到最大值，作用在墙背的土压力为被动土压力。

2、朗肯理论和库仑理论的基本假定是什么？答：朗肯理论的基本假定：1、挡土墙墙背垂直；2、挡土墙墙后填土水平；3、挡土墙墙背光滑，墙与填土间无摩擦力，剪力为零。

库仑理论的基本假定：1、滑动破坏面为通过墙踵的平面；2、滑动土楔为一刚性体，本身无变形；3、墙后的填土是理想散粒体,土楔整体处于极限平衡状态。

3、已知土体某点应力状态，定性绘出该点处于主动、被动极限平衡状态时的摩尔圆。

答：如图中B圆为主动极限平衡状态的摩尔圆，图中C圆为主动极限平衡状态的摩尔圆。

4、挡土墙远离填土方向产生一段位移后，作用在墙上的土压力即为主动土压力吗？为什么？答：不一定，产生主动土压力有两个条件。

1、挡土墙背离土体方向移动；2、墙后土体达到主动极限平衡状态时，土压力降为最小值，作用在墙背的土压力才为主动土压力。

第六章 土压力第一节 土压力的概念一、名词解释1．土压力：是指挡土结构物背后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。

2．主动土压力：当挡土墙在墙后填土作用下，离开土体方向移动或转动，至土体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为主动土压力。

3．静止土压力：当挡土结构物在土压力作用下无任何移动或转动，墙后土体由于墙背的侧限作用而处于弹性平衡状态时，墙背所受的土压力压力称为静止土压力。

4．被动土压力：挡土墙在外力作用下，墙体向填土方向平移或转动，至土体达到极限平衡状态时，作用在挡土墙上的土压力称为被动土压力。

二、填空题1．静止土压力 主动土压力 被动土压力 2．极限平衡 滑裂面 最小 3．增加 极限平衡 最大三、选择题1．A 2．C 3．C 4．B 5. B 6. C 7. B四、判断题1．√ 2．× 3．× 4．√ 5．√ 6．√五、简答题简述挡土墙位移对土压力的影响？答：挡土墙是否发生位移以及位移方向和位移量，决定了挡土墙所受的土压力类型，并据此将土压力分为静止土压力、主动土压力和被动土压力。

挡土墙不发生任何移动或滑动，这时墙背上的土压力为静止土压力。

当挡土墙产生离开填土方向的移动，移动量足够大，墙后填土体处于极限平衡状态时，墙背上的土压力为主动土压力。

当挡土墙受外力作用向着填土方向移动，挤压墙后填土使其处于极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力为被动土压力。

挡土墙所受的土压力随其位移量的变化而变化，只有当挡土墙位移量足够大时才产生主动土压力和被动土压力，若挡土墙的实际位移量并未达到使土体处于极限平衡状态所需的位移量，则挡土墙上的土压力是介于主动土压力和被动土压力之间的某一数值。

六、计算题答案：166.5KN/m 解：()022030sin 165.182121-⨯⨯⨯==KH P γ=166.5KN/m第二节 朗肯土压力理论一、填空题1．竖直、光滑 2．墙背直立，光滑，墙后填土面水平，理想塑性体，极限平衡 3．245ϕ-，245ϕ-4．相切 5．相切 6．土的粘聚力 7． 90.4 ;1.55二、选择题1．C 2．D 3．A四、判断题1．× 2．× 3．× 4． 5．√五、简答题1. 答：朗肯研究自重应力作用下，半无限土体内各点的应力从弹性平衡状态发展为极限平很状态的条件，提出计算挡土墙土压力的理论。

第六章：挡土墙及土压力计算 挡土墙：为防止土体坍塌而修建的挡土结构。

土压力：墙后土体对墙背的作用力称为土压力。

一、三种土压力——根据墙、土间可能的位移方向的不同，土压力可以分为三种类型：1.主动土压力Ea ——在土压力作用下，挡土墙发生离开土体方向的位移，墙后填土达到极限平衡状态，此时墙背上的土压力称为主动土压力，记为Ea 。

2.被动土压力Ep ——在外力作用下，挡土墙发生挤向土体方向的位移，墙后填土达到极限平衡状态，此时墙背上的土压力称为被动土压力，记为Ep 。

3.静止土压力Eo ——墙土间无位移，墙后填土处于弹性平衡状态，此时墙背上的土压力称为静止土压力，记为Eo 。

二、三种土压力在数量上的关系墙、土间无位移，墙后填土处于弹性平衡状态，与天然状态相同，此时的土压力为静止土压力；在此基础上，墙发生离开土体方向的位移，墙、土间的接触作用减弱，墙、土间的接触压力减小，因此主动土压力在数值上将比静止土压力小；而被动土压力是在静止土压力的基础上墙挤向土体，随着墙、土间挤压位移量的增加，这种挤压作用越来越强，挤压应力越来越大，因此被动土压力最大。

即：Ea<Eo<Ep 三、静止土压力Eo 的计算 Eo =Ko *γ*H 2/2，(kN/m)式中： γ为填土的容重(kN/m3) ，Ko 为静止土压力系数，可近似取 Ko =1-sin φ'，φ'为土的有效内摩擦角。

H 为挡土墙高度，m 。

朗肯土压力理论——1857年，朗肯根据半空间应力状态下的极限平衡条件导出了土压力的计算公式；称为朗肯土压力理论。

1.主动土压力Ea m ——朗肯主动土压力系数；c ——填土的内聚力，（kPa ）；挡土墙墙高为H ，墙后填土的容重为γ ，内摩擦角为φ。

（对于砂土c=0）2.被动土压力Ep1/m ——朗肯被动土压力系数；库仑土压力理论——墙离开或挤向土体时的极限状态下，墙后形成一具有滑动趋势的土楔体，根据该土楔体的静力平衡条件求解。

一、墙体变位与土压力挡土墙土压力的大小及其分布规律与墙体可能移动的方向和大小有直接关系。

根据墙的移动情况和墙后土体所处的应力状态，作用在挡土墙墙背上的土压力可分为以下三种。

1.静止土压力若挡土墙静止不动，墙后土体处于弹性平衡状态时，土对墙的水平压力称为静止土压力，用E表示。

静止土压力可能存在于某些建筑物支撑的土层中，如地下室外墙、地下水池侧壁、涵洞侧墙和船闸边墙等都可近似视为受静止土压力作用。

静止土压力可按直线变形体无侧向变形理论求出。

2.主动土压力在墙后土体作用下挡土墙以远离土体的方向发生移动，使墙后土体产生“主动滑移”并达到极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力称为主动土压力，用E表示。

土体内相应的应力状态称为主动极限平衡状态。

a3.被动土压力受外力作用挡土墙被迫发生向墙后土体方向的移动并致使墙后土体达到极限平衡状态，此时作用在挡土墙上的土压力称为被动土压力，用E表示。

土体内相应的应力状态称为被动极限平p衡状态。

主动土压力值最小，被动土压力值最大，静止土压力值则介于两者之间。

它们与墙身位移之间的关系见图7-2。

挡土墙所受土压力并不是常数。

随着挡土墙位移量的变化，墙后土体的应力应变状态不同，土压力值也在变化。

土压力的大小可在主动和被动土压力这两个极限值之间变动，其方向随之改变。

现有的土压力理论，主要是研究极限状态的土压力。

主动土压力和被动土压力是墙后土体处于两种不同极限平衡状态时的土压力，至于介于两个极限平衡状态间的情况，除静止土压力这一特殊情况外，由于墙后土体处于弹性或弹塑性平衡状态，是一个超静定问题。

这种挡土墙在任意位移条件下的土压力计算比较复杂，涉及挡土墙、墙后土体和地基三者的变形、强度特性和共同作用，目前还能准确地计算其相应的土压力。

不过，随着土工计算技术的发展，在某些情况下还是可以根据土的实际应力－应变关系，利用有限元法来确定墙体位移量与土压力大小的定量关系。

二、墙体刚度与土压力土压力是土与挡土结构之间相互作用的结果，它不仅与挡土墙体的位移，而且还与墙体的刚度密切相关。

3.O米高重力式挡墙验算(土压力计算方法：静止) 重力式挡墙验算计算项目：重力式挡墙1计算时间：2023-03-0714:35:02星期二执行规范：［1］《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002),本文简称《边坡规范》［2］《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001),本文简称《荷载规范》［3］《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010),本文简称《抗震规范》［4］《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010),本文简称《混凝土规范》［5］《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002),本文简称《基础规范》［6］《砌体结构设计规范》(GB50003-2001),本文简称《砌体规范》［简图］［已知条件］［计算内容］(I)墙身力系计算(2)滑动稳定性验算(3)倾覆稳定性验算(4)地基承载力及偏心距验算(5)基础强度验算(6)墙底截面强度验算(7)台顶截面强度验算［计算结果］一、【组合1】(一)作用在挡土墙上的力系计算1岩土压力计算(1)合力按假想墙背计算静止土压力：Ea=89.218(kN)Ex=89.218(kN)Ey=O.000(kN)作用点高度Zy=L276(m)(2)分布岩土压力分布见左侧结果图。

2墙身重力计算墙身截面积=6.891(m2)重量=172.283(kN)重心至墙趾的水平距离=1.826(m)3墙背与假想墙背之间土楔重(包括超载)=36.608(kN)重心坐标(1.638,-L276)(相对于墙面坡上角点)(一)滑动稳定性验算基底摩擦系数=0.200因墙下基础为钢筋混凝土底板，所以需要验算基础底面的滑移稳定性基础截面积=2.485(m2)基础重量Wj=62.127(kN)采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下：基底倾斜角度=14.036(度)总竖向力:27L018(kN),在基底面的法向分量二262.926(kN),切向分量=65.732(kN)总水平力=89.218(kN),在基底面的法向分量=21.638(kN),切向分量=86.554(kN) 滑移力=20.822(kN)抗滑力=56.913(kN)滑移验算满足：Ke=2.733>1.300地基土摩擦系数=0.500地基土土楔重=41.881(kN)地基土层水平向：滑移力=89.218(kN)抗滑力:156.450(kN)地基土层水平向：滑移验算满足：K c2=1.754>1.300(三)倾覆稳定性验算相对于墙趾点：墙身重力的力臂=1.826(m)Ey的力臂=3.307(m)EX的力臂=0.449(m)墙背与第二破裂面(或假想墙背)之间土重的力臂=2.988(m)基础为钢筋混凝土底板，验算挡土墙绕基础趾点倾覆稳定性基础截面积=2.485(m2)基础重量Wj=62.127kN基础重心距离基础趾点的水平距离=2.142(m)倾覆力矩;74.671(kN-m)抗倾覆力矩=749.559(kN-m)倾覆验算满足：K0=10.038>1.600(四)地基承教力及偏心距验算基础类型为钢筋碎底板，验算底板下偏心距及压应力基础截面积=2.485(m2)基础重量Wj=62.127(kN)取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距相对于墙趾点：总竖向力(标准值)=284.565(kN)总弯矩(标准值)=674.889(kN-m)力臂Zn=2.372(m) 基础底面宽度B=4.208(m)偏心距e=-0.2基(m)(右偏)作用于基底的合力偏心距验算满足：e=0.267≤0.250X4.208=1.052(m)基底压力(标准值)：墙趾=41.836(kPa)墙踵=93.399(kPa)地基平均承载力验算满足：pk=67.618≤f n=150.000(kPa)基础边缘地基承载力验算满足：P-X=93.399≤1.2f a=l.2X150.000=180.000(kPa)(五)基础强度验算基础为钢筋混凝土底板，需要作强度验算基础截面积=2.485(m2)基础重量Wj=62.127(kN)取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距基础底面宽度B=4.208(m)偏心距e=-0.267(m)(右偏)基础底面合力作用点距离趾点的距离Zn=2.372(m)基础底压力(设计值)：趾部=41.836(kPa)踵部=93.399(kPa)悬臂根部=51.638(kPa)重要性系数Yo=1.000混凝土底板基础悬臂端部强度验算:截面高度：H,=0.600(m)截面弯矩：M=2.749(kN-m)截面剪力:Q=8.755(kN)纵向受拉钢筋：As=ξaιf c bho∕fy=14mm^P=0.00%<P Im n=0.20%按构造配筋As=1200mm2抗剪截面验算：V=8.75kN<0.250BcfCbho=1636.25kN截面满足抗剪承载力验算：8.75(kN)≤0.7Bhftbh产488.95(kN)满足(六)墙底截面强度验算1岩土压力不重新计算2墙身重力计算墙身截面积=5.610(m2)重量=140.250(kN)重心至墙趾的水平距离=1.755(m)3墙背与假想墙背之间土楔重(包括超载)=22.500(kN)重心坐标(1.500,T.000)(相对于墙面坡上角点)4截面验算相对于验算截面外边缘：墙身重力的力臂=1.755(m)Ey的力臂=2.988(m)EX的力臂=0.449(m)相对于截面趾点：总竖向力(设计值)=162.554(kN)总弯矩(设计值)=272.779(kN-m)力臂Zn=1.678(m)截面宽度B=3.100(m)偏心距e=-0.128面)(右偏)截面上偏心距验算满足:e=0.128≤0.225×3.100=0.697(m)重要性系数Yo=1.000验算截面上的轴向压力设计值N=162,554(kN)素混凝土构件的稳定系数小=1.000每沿米混凝土受压区面积A'c=3.356(m2)素混凝土轴心抗压强度设计值匕=10115.0(kPa)受压承载力验算满足：YoN=162.554<Φf cc A,c=33947.504(kN)重要性系数YO=1.000验算截面上的剪力设计值V=22.304(kN)轴向压力设计值N=162.554(kN)挡墙构件的计算截面每沿米面积A=3.100(m2)素混凝土轴心抗拉强度设计值&=698.500(kPa)计算截面的剪跨比入=1.5受剪承载力验算满足:YoV=22.304<1.75f l bho∕(λ+l)=1515.745(kPa)(七)台顶截面强度验算1岩土压力计算按假想墙背计算静止土压力：Ea=35.094(kN)Ex=35.094(kN)Ey=O.000(kN)作用点高度Zy=O.800(m)2墙身重力计算墙身截面积=3.840(m2)重量=96.000(kN)重心至墙趾的水平距离=1.100(m)3墙背与假想墙背之间土楔重(包括超载)二14.400(kN)重心坐标(1.400,-0.800)(相对于墙面坡上角点)4截面验算相对于验算截面外边缘：墙身重力的力臂=1.100(m)Ey的力臂=2.000(m)EX的力臂=0.800(m)相对于截面趾点：总竖向力(设计值)=104.773(kN)总弯矩(设计值)=95.072(kN-m)力臂Zn=0.907(m)截面宽度B=2.200(m)偏心距e=0.193(m)(左偏)截面上偏心距验算满足：e=0.193≤0.225X2.200=0.495(m)重要性系数丫。