土主动被动土压力概念及计算公式
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主动土压力挡土墙向前移离填土,随着墙的位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐减小,当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力减至最小,称为主动土压力P a 。
被动土压力挡土墙在外力作用下移向填土,随着墙位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐增大,当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力增至最大,称为被动土压力P p 。
上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较,可用图6-2来表示。
由图可知P p >P o >P a 。
朗肯基本理论朗肯土压力理论是英国学者朗肯(Rankin )1857年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。
在其理论推导中,首先作出以下基本假定。
(1)挡土墙是刚性的墙背垂直; (2)挡土墙的墙后填土表面水平;(3)挡土墙的墙背光滑,不考虑墙背与填土之间的摩擦力。
把土体当作半无限空间的弹性体,而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平面,根据土体处于极限平衡状态的条件,求出挡土墙上的土压力。
如果挡土墙向填土方向移动压缩土体,σz 仍保持不变,但σx 将不断增大并超过σz 值,当土墙挤压土体使σx 增大到使土体达到被动极限平衡状态时,如图6-4的应力园O 3,σz 变为小主应力,σx 变为大主应力,即为朗肯被动土压力(p p )。
土体中产生的两组破裂面与水平面的夹角为245ϕ-︒。
朗肯主动土压力的计算根据土的极限平衡条件方程式σ1=σ3tg 2(45°+2ϕ)+2c ·tg(45°+2ϕ) σ3=σ1tg 2(45°-ϕ)-2c ·tg(45°-ϕ)当z=H 时p a =γHK a -2cK a在图中,压力为零的深度z 0,可由p a =0的条件代入式(6-3)求得a0K c 2z γ=(6-4)在z 0深度范围内p a 为负值,但土与墙之间不可能产生拉应力,说明在z 0深度范围内,填土对挡土墙不产生土压力。
主动土压力ea计算公式
主动土压力是指土壤对挡土结构或隔离物施加的压力。
根据土力
学理论,主动土压力可以使用科里奥利斯公式(也称为库埃土压力公式)进行计算。
科里奥利斯公式可以表示为:
Pa = 0.5 * γ * H^2 * ka
其中,Pa是主动土压力(单位为力/面积),γ是土壤的体重密
度(单位为力/体积),H是土壤的有效深度(单位为长度),ka是土
壤的活动土的活动系数。
活动土的活动系数ka是根据土壤的内摩擦角(φ)来确定的。
一
般来说,常见的土壤类型在被动状态下的ka值可以参照以下值来计算:-黏土:ka = (1 - sin φ') / (1 + sin φ')
-粉砂土:ka = (1 - sin φ')^2 / (1 + sin φ')^2
-砂土:ka = 1 - sin φ'
-砾石土:ka = 1
这是一个基本的科里奥利斯公式,可以用于简单的土压力计算。
但在实际工程中,还需要考虑土壤的非饱和、几何形状的复杂性、土
壤的应力养育等因素,需要使用更精确的公式或通过数值分析方法进
行计算。
需要注意的是,以上公式和参数适用于土壤在静止状态下的主动
土压力计算。
对于特定情况,例如土壤的液化、侧向位移等特殊问题,可能需要使用其他公式或考虑其他因素来进行土压力的计算。
总之,主动土压力的计算是土力学中的重要内容,需要根据具体
的工程问题选择合适的公式和参数进行计算,并结合实际情况进行验
证和调整。
[ 指南] 土体主动、主动土压力概念及计算公式主动土压力挡土墙向前移离填土,随着墙的位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐减小,当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力减至最小,称为主动土压力P。
a被动土压力挡土墙在外力作用下移向填土,随着墙位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐增大,当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力增至最大,称为被动土压力P。
上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较,p可用图6-2 来表示。
由图可知P,P,P。
poa朗肯基本理论朗肯土压力理论是英国学者朗肯(Rankin)1857 年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。
在其理论推导中, 首先作出以下基本假定。
(1) 挡土墙是刚性的墙背垂直;(2) 挡土墙的墙后填土表面水平;(3) 挡土墙的墙背光滑,不考虑墙背与填土之间的摩擦力。
把土体当作半无限空间的弹性体,而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平面,根据土体处于极限平衡状态的条件,求出挡土墙上的土压力。
如果挡土墙向填土方向移动压缩土体,Z仍保持不变,但Z将不断增大并超过Z值,ZXZ当土墙挤压土体使z增大到使土体达到被动极限平衡状态时,如图6-4的应力园O, Z x3z变为小主应力,Z变为大主应力,即为朗肯被动土压力(p) 。
土体中产生的两组破裂面与xp,45:, 水平面的夹角为。
2 朗肯主动土压力的计算根据土的极限平衡条件方程式,,2 Z =Z tg(45?+)+2c?tg(45?+) 1322,,2 Z =Z tg(45?-)-2c?tg(45?-) 3122土体处于主动极限平衡状态时,Z = Z =Y z, Z = Z =p,代入上式得1z3xa1) 填土为粘性土时填土为粘性土时的朗肯主动土压力计算公式为,,2,ap= 丫ztg(45?-)-2c?tg(45?-)= 丫zK-2c (6-3) aa22由公式(6-3) ,可知,主动土压力p 沿深度Z 呈直线分布,如图6-5 所示。
主动土压力被动土压力计算 excel【实用版】目录1.主动土压力和被动土压力的定义及区别2.计算主动土压力和被动土压力的方法3.使用 Excel 进行土压力计算的实践正文1.主动土压力和被动土压力的定义及区别土压力是指土壤对挡土墙或地下室墙等建筑物的压力。
根据挡土墙的位移情况,土压力可分为静止、主动和被动三种。
静止土压力是指挡土墙不发生任何方向的位移,墙后填土施于墙背上的土压力。
主动土压力是指挡土墙在墙后填土作用下向前发生移动,致使墙后填土的应力达到极限平衡状态时,填土施于墙背上的土压力。
被动土压力是指挡土墙在某种外力作用下向后发生移动而推挤填土,致使墙后土体的应力达到极限平衡状态时,填土施于墙背上的土压力。
通俗一点说,主动土压力是土壤主动压向挡土墙,被动土压力则是挡土墙压向土壤。
主动土压力和被动土压力的量值关系为:Pa < P0 < Pp,其中 Pa 是主动极限平衡状态的最大值,Pp 是被动极限平衡状态的最小值。
2.计算主动土压力和被动土压力的方法计算主动土压力和被动土压力通常采用库仑土压力理论。
库仑土压力理论是基于半空间理论的一种土压力计算方法,其基本假设是:土体与挡土墙之间存在一个滑动面,土体沿该滑动面发生滑动。
库仑土压力理论的计算公式为:主动土压力:Pa = 0.5γz * (b - 3a)被动土压力:Pp = 0.5γz * (3a - b)其中,γz 为土壤的重度,a 为挡土墙的深度,b 为土壤的影响宽度。
3.使用 Excel 进行土压力计算的实践要使用 Excel 计算主动土压力和被动土压力,需要按照以下步骤操作:(1)在 Excel 中输入土壤的重度γz、挡土墙的深度 a 和土壤的影响宽度 b。
(2)使用 Excel 的 IF 函数判断挡土墙的位移情况,以确定应计算主动土压力还是被动土压力。
例如,如果挡土墙向前移动,则计算主动土压力;如果挡土墙向后移动,则计算被动土压力。
土体主动被动土压力概念及计算公式土体主动土压力是指土体在自由状态下对结构物或其他土体施加的压力。
主动土压力的大小取决于土体的性质、土体与结构物或其他土体之间的接触面积、接触面的摩擦角以及土体的重量和土体的内摩擦角等因素。
当土体受到外力作用时,土体会发生变形,如果土体与结构物或其他土体的接触面不受限制,土体会通过变形来调整自身的平衡。
这种土体对结构物或其他土体施加的压力被称为主动土压力。
主动土压力的计算公式可以使用库尔什方程(Kulhánek equation)来表示:P = Ka × γ × H × (1 - sinα)²其中,P是主动土压力,Ka是活动土压力系数,γ是土体的重度,H 是土体的高度,α是土体倾斜面与水平面之间的夹角。
被动土压力是指土体对结构物或其他土体施加的压力,当土体与结构物或其他土体的接触面受到限制时,土体会通过受限变形来调整自身的平衡。
这种土体对结构物或其他土体施加的压力被称为被动土压力。
被动土压力的计算公式可以使用库尔什方程的平方根来表示:P = Ka × γ × H × (1 + sinα)²其中,P是被动土压力,Ka是活动土压力系数,γ是土体的重度,H 是土体的高度,α是土体倾斜面与水平面之间的夹角。
活动土压力系数Ka是一个与土体性质和土体与结构物或其他土体之间的摩擦特性有关的参数。
通常,活动土压力系数Ka的取值在0.33到1之间,取决于土体的内摩擦角。
如果土体是流动的,则Ka可以取较小的值;如果土体是非流动的,则Ka应取较大的值。
在实际工程设计和计算中,计算土压力时需要考虑土层的变化和土体的不同性质,以便准确地确定主动土压力和被动土压力。
此外,在实际施工中,还需要采取一些措施,如加固结构物的抗土压能力、采取适当的排水措施等,来降低土体对结构物的影响。
土体主动被动土压力概念及计算公式1.主动土压力概念主动土压力是指土体的水平力对基坑边墙或其他结构物产生的压力。
当土体自由状态时,土体之间不存在任何压力,而当土体被限制或受到外部荷载时,土体开始产生压力。
主动土压力的大小与土体的性质、倾斜角度以及土体上方的土层重量等因素有关。
主动土压力的计算公式根据所用土体的性质和土体力学特性的不同而有所差异。
最常用的计算方法是库伦土压力理论,该理论假设土体的颗粒间相互作用符合库伦摩擦定律。
库伦土压力理论认为土体的主动土压力可以表示为:Ka = (1 - sinφ) / (1 + sinφ)Pa=Ka*γ*H^2其中,Ka为土体活动系数,φ为土体的内摩擦角,γ为土体的重度,H为土体的高度。
2.被动土压力概念被动土压力是指土体受到基坑边墙或其他结构物施加的压力。
当土体与结构物接触时,结构物对土体施加的力会使土体产生一种反作用力,这就是被动土压力。
被动土压力的大小取决于结构物的形状和土体的性质。
被动土压力的计算公式也有多种方法,其中一种常用的计算方法是考虑土体内的摩擦力和土体外的压力之和。
被动土压力的计算公式可以表示为:Pp=Kp*γ*H^2其中,Kp为土体的被动土压力系数,通常取1/3到1/2之间。
需要注意的是,主动土压力和被动土压力的计算方法只是近似计算,实际情况中还需要考虑土体的变形、土体中的水分和土体与结构物之间的摩擦等因素。
3.应用范围和注意事项主动土压力和被动土压力的概念和计算方法广泛应用于地基工程、基坑支护设计和土木结构等领域。
通过计算主动土压力和被动土压力,可以评估土体对结构物的稳定性和设计建议。
在应用主动土压力和被动土压力的计算方法时,需要注意以下几个方面:-确定土体的物理性质,包括土体的重度、内摩擦角等参数。
-选择合适的土压力计算方法,并根据实际情况进行修正和调整。
-考虑土体的变形和水分对土压力的影响。
-结合其他工程参数进行综合分析,确保计算结果的准确性。
主动土压力挡土墙向前移离填土,随着墙的位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐减小,当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力减至最小,称为主动土压力P a 。
被动土压力挡土墙在外力作用下移向填土,随着墙位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐增大,当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力增至最大,称为被动土压力P p 。
上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较,可用图6-2来表示。
由图可知P p >P o >P a 。
朗肯基本理论朗肯土压力理论是英国学者朗肯(Rankin )1857年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。
在其理论推导中,首先作出以下基本假定。
(1)挡土墙是刚性的墙背垂直; (2)挡土墙的墙后填土表面水平;(3)挡土墙的墙背光滑,不考虑墙背与填土之间的摩擦力。
把土体当作半无限空间的弹性体,而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平面,根据土体处于极限平衡状态的条件,求出挡土墙上的土压力。
如果挡土墙向填土方向移动压缩土体,σz 仍保持不变,但σx 将不断增大并超过σz 值,当土墙挤压土体使σx 增大到使土体达到被动极限平衡状态时,如图6-4的应力园O 3,σz 变为小主应力,σx 变为大主应力,即为朗肯被动土压力(p p )。
土体中产生的两组破裂面与水平面的夹角为245ϕ-︒。
朗肯主动土压力的计算根据土的极限平衡条件方程式σ1=σ3tg 2(45°+2ϕ)+2c ·tg(45°+2ϕ) σ3=σ1tg 2(45°-ϕ)-2c ·tg(45°-ϕ)a0K c 2z γ=(6-4)在z 0深度范围内p a 为负值,但土与墙之间不可能产生拉应力,说明在z 0深度范围内,填土对挡土墙不产生土压力。
墙背所受总主动土压力为P a ,其值为土压力分布图中的阴影部分面积,即γ+-γ=--γ=22c 2K cH 2K H 21)z H )(K c 2HK (21P a a 0a a a (6-5)2)填土为无粘性土(砂土)时根据极限平衡条件关系方程式,主动土压力为a a zK )245(ztg p 2γ=ϕ-︒γ= (6-6)上式说明主动土压力P a 沿墙高呈直线分布,即土压力为三角形分布,如图6-6所示。
土主动被动土压力概念及计算公式土的主动土压力是指土体由于自身的重力和内摩擦力对支撑结构施加的侧向压力,是土与支撑结构之间产生的相互作用力。
被动土压力是指土体由于支撑结构对其施加的侧向位移产生的反作用力。
主动土压力和被动土压力是土与支撑结构之间相互依存的,主动土压力存在的同时,支撑结构会对土体产生位移,从而形成被动土压力。
主动土压力的计算公式:根据库仑公式,土体的主动土压力与土的内摩擦角和有效土的重度有关。
当土壤处于稳定的状态下,主动土压力的计算公式可以使用库仑公式:Ka = (1 - sinφ)/ (1 + sinφ)其中,Ka为土的主动土压力系数,φ为土的内摩擦角。
当土壤处于不稳定状态下,土壤会发生一定的位移,此时主动土压力的计算公式可以使用布埃克斯公式:Kp = (1 - sinφ) / (1 + sinφ) * (1 - δ)其中,Kp为土的主动土压力系数,φ为土的内摩擦角,δ为土的位移系数。
被动土压力的计算公式:被动土压力的计算与主动土压力相比更为复杂,常使用简化方法进行估算。
其中一种常用的方法是考虑土的剪切模量和侧方向支撑结构的刚度,通过应力均衡原理进行计算。
以挡土墙为例,假设墙体与土壤之间存在一个垂直面,墙体高度为H,墙体倾斜角度为β,土壤密度为γ,土壤的无侧限抗压强度为c,挡土墙的自重为G。
根据应力均衡原理可以得到被动土压力的计算公式:F = Kp * γ * H * H * tan²(β/2) / 2 + c * B * H其中,F为被动土压力大小,Kp为土的被动土压力系数,γ为土的容重,H为挡土墙的高度,β为挡土墙的倾斜角度,B为挡土墙的宽度。
需要注意的是,土压力的计算还需要考虑土壤的附加应力、水对土壤的影响、土体的性质等因素,并且不同的土体和结构类型都有相应的计算方法和参数。
因此,在实际工程中,需要根据具体情况进行合理的土压力计算和设计。
[ 指南] 土体主动、主动土压力概念及计算公式主动土压力挡土墙向前移离填土,随着墙的位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐减小,当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力减至最小,称为主动土压力P。
a被动土压力挡土墙在外力作用下移向填土,随着墙位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐增大,当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力增至最大,称为被动土压力P。
上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较,p可用图6-2 来表示。
由图可知P,P,P。
poa朗肯基本理论朗肯土压力理论是英国学者朗肯(Rankin)1857 年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。
在其理论推导中, 首先作出以下基本假定。
(1) 挡土墙是刚性的墙背垂直;(2) 挡土墙的墙后填土表面水平;(3) 挡土墙的墙背光滑,不考虑墙背与填土之间的摩擦力。
把土体当作半无限空间的弹性体,而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平面,根据土体处于极限平衡状态的条件,求出挡土墙上的土压力。
如果挡土墙向填土方向移动压缩土体,ζ仍保持不变,但ζ将不断增大并超过Z 值,ZXZ当土墙挤压土体使Z增大到使土体达到被动极限平衡状态时,如图6-4的应力园O, Z x3z变为小主应力,Z变为大主应力,即为朗肯被动土压力(p) 。
土体中产生的两组破裂面与xp,45:, 水平面的夹角为。
2 朗肯主动土压力的计算根据土的极限平衡条件方程式,,2 Z =Z tg(45?+)+2c?tg(45?+) 1322,,2 Z =Z tg(45?-)-2c?tg(45?-) 3122土体处于主动极限平衡状态时,Z = Z = Y Z, Z = Z =p,代入上式得1z3xa1) 填土为粘性土时填土为粘性土时的朗肯主动土压力计算公式为,,2,ap= γztg(45?-)-2c?tg(45?-)= γzK-2c (6-3) aa22由公式(6-3) ,可知,主动土压力p 沿深度Z 呈直线分布,如图6-5 所示。
土体主动被动土压力概念及计算公式土体主动、被动土压力是土力学中常用的概念。
土体主动土压力指土体对支撑结构施加的压力,而被动土压力指支撑结构对土体施加的压力。
在土木工程设计和施工过程中,准确计算土体主动、被动土压力是保证结构安全和经济的关键。
首先,我们来讨论土体主动土压力。
土体主动土压力是土体对支撑结构施加的水平压力,通常被描述为土体在一定深度下的水平压力或水平力矩。
主动土压力的大小取决于土体的性质、土体参数以及土体与支撑结构之间的摩擦力。
常用的主动土压力计算公式有以下几种:1.集中力法集中力法是最常用的计算土体主动土压力的方法之一、该方法假设土体的压力是一个合力作用在支撑结构上,在计算时通常使用Coulomb公式:F=Ka*γ*H^2/2其中,F是土体对支撑结构施加的水平力,Ka是活动土压力系数,γ是土体的重度,H是土体的深度。
Ka的数值通常根据土体的稳定性和内摩擦角确定,可以通过试验和经验公式得到。
2.力均衡法力均衡法是另一种常用的计算土体主动土压力的方法。
该方法利用支撑结构处的力均衡条件,将土体的压力视为一个三角形分布,计算土体压力的大小以及作用点的位置。
土体主动土压力的计算公式可以根据具体情况进行修正和优化,例如考虑土体的非饱和状态、土壤侧向变形等因素。
接下来,我们来讨论土体被动土压力。
土体被动土压力是支撑结构对土体施加的水平压力,主要由支撑结构的刚度和应变引起。
当土体受到施加压力时,土体会发生侧向变形,从而形成被动土压力。
被动土压力的大小取决于支撑结构的刚度和土体的性质。
常用的被动土压力计算公式有以下几种:1. Rankine公式Rankine公式是最常用的计算土体被动土压力的方法之一、该方法假设土体的压力是一个合力作用在土体底部,在计算时通常使用以下公式:F=KP*γ*H其中,F是支撑结构对土体施加的水平力,KP是被动土压力系数,γ是土体的重度,H是土体的深度。
KP的数值通常根据土体的稳定性和内摩擦角确定,可以通过试验和经验公式得到。
[指南]土体主动、主动土压力概念及计算公式主动土压力挡土墙向前移离填土,随着墙的位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐减小,当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力减至最小,称为主动土压力P。
a被动土压力挡土墙在外力作用下移向填土,随着墙位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐增大,当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力增至最大,称为被动土压力P。
上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较,p可用图6-2来表示。
由图可知P,P,P。
poa朗肯基本理论朗肯土压力理论是英国学者朗肯(Rankin)1857年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。
在其理论推导中,首先作出以下基本假定。
(1)挡土墙是刚性的墙背垂直;(2)挡土墙的墙后填土表面水平;(3)挡土墙的墙背光滑,不考虑墙背与填土之间的摩擦力。
把土体当作半无限空间的弹性体,而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平面,根据土体处于极限平衡状态的条件,求出挡土墙上的土压力。
如果挡土墙向填土方向移动压缩土体,ζ仍保持不变,但ζ将不断增大并超过ζ值,zxz当土墙挤压土体使ζ增大到使土体达到被动极限平衡状态时,如图6-4的应力园O,ζx3z变为小主应力,ζ变为大主应力,即为朗肯被动土压力(p)。
土体中产生的两组破裂面与xp,45:,水平面的夹角为。
2朗肯主动土压力的计算根据土的极限平衡条件方程式,,2ζ=ζtg(45?+)+2c?tg(45?+) 1322,,2ζ=ζtg(45?-)-2c?tg(45?-) 3122土体处于主动极限平衡状态时,ζ=ζ=γz,ζ=ζ=p,代入上式得 1z3xa1)填土为粘性土时填土为粘性土时的朗肯主动土压力计算公式为,,2,ap=γztg(45?-)-2c?tg(45?-)=γzK-2c (6-3) aa22由公式(6-3),可知,主动土压力p沿深度Z呈直线分布,如图6-5所示。
土体主动被动土压力概念及计算公式土体主动被动土压力是土体在受到外界荷载作用时所产生的压力,主动土压力是土体对结构体施加的压力,被动土压力是结构体对土体施加的压力。
在土体与结构体的相互作用中,主动土压力会导致结构的变形,而被动土压力则会导致土体内部的应力分布。
土体主动土压力的计算公式可以使用库尔曼公式(Coulomb's equation)来进行估算。
库尔曼公式是一个经验公式,它描述了土体内部应力状态与土体属性之间的关系。
其公式如下:Pa=Ka*γ*H*H/2其中,Pa为主动土压力,Ka为活动土压力系数,γ为土体的单位体积重量,H为土体的高度。
活动土压力系数Ka是一个和土体性质有关的参数,它表示了土体的内摩擦角度和地面倾斜角度之间的关系。
常见的计算Ka的方法有查表法、试验法和根据土壤层理进行推测等。
土体被动土压力的计算公式可以使用考虑摩擦角的库尔曼公式(Coulomb's equation considering friction angle)来进行估算。
该公式如下:Pp=Kp*γ*H*H/2其中,Pp为被动土压力,Kp为被动土压力系数,γ为土体的单位体积重量,H为土体的高度。
被动土压力系数Kp是一个和土体性质有关的参数,它表示了土体与结构体之间的摩擦阻力和结构体摩擦角度之间的关系。
常见的计算Kp的方法有查表法、试验法和根据结构体材料进行推测等。
需要注意的是,土体主动和被动土压力都是一种估算值,实际情况可能会有一定的偏差。
在工程设计中,还需要考虑土体颗粒间的相互摩擦力、土体自重、结构体的变形等因素,综合考虑后确定土体主动和被动土压力的具体数值。
总之,土体主动被动土压力的概念是描述土体在受到外界荷载作用时所产生的压力,计算公式可以使用库尔曼公式来进行估算。
活动土压力系数和被动土压力系数是与土体属性有关的参数,需要根据实际情况进行计算。
主动土压力和被动土压力计算公式土压力是指土体在土体表面上对物体施加的压力。
主动土压力和被动土压力是描述土体与物体之间相互作用的力。
1. Coulomb公式:Coulomb公式是最常用的主动土压力计算公式之一,适用于块状土体或粉状土体与物体之间的相互作用。
其计算公式为:F=0.5×γ×H^2×Ka其中,F为主动土压力,γ为土体的重度(单位体积土体的重量),H为土体的高度,Ka为活动土压系数,与土壤的粒度和摩擦角有关。
在Coulomb公式中,Ka的取值范围一般为0.3~0.45,具体数值根据土壤类型的不同而有所差异。
2. Rankine公式:Rankine公式是另一种常用于计算主动土压力的公式,适用于土体与物体之间的相互作用式塑性土体的情况。
其计算公式为:F=0.5×γ×H^2×(Kp+Ko)其中,F为主动土压力,γ为土体的重度,H为土体的高度,Kp为主动土压系数,Ko为修正系数。
在Rankine公式中,Kp的取值一般为0.33~0.5,与土壤的摩擦角有关;Ko的取值则根据土壤的守恒角决定。
被动土压力是指土体对物体施加的被动力,也即土体对物体的拖力。
被动土压力的计算公式有两种常见的方法,分别为:1.考虑局部角钢抵抗被动土压力:对于一些特殊情况,如果局部设置了角钢或其他抵挡构件用以抵抗被动土压力,可以使用以下公式进行计算:F=A×γ×H×Kp其中,F为被动土压力,A为受力面积,γ为土体的重度,H为土体的高度,Kp为被动土压系数,与角钢的摩擦角有关。
在使用这种计算方法时,需要特别注意局部抵抗构件的设计和施工要求,以确保其能够有效地抵抗土体的被动推力。
2.忽略局部角钢抵抗被动土压力:即假设没有任何局部抵抗力的情况,只考虑土体对物体施加的被动力。
这种情况下,可以使用以下公式进行计算:F=0.5×γ×H×Kp其中,F为被动土压力,γ为土体的重度,H为土体的高度,Kp为被动土压系数,与土壤的摩擦角有关。
主动土压力系数ka计算公式土压力系数(Ka)是用于计算土体对结构物或地下开挖面的土压力的一个重要参数。
正常情况下,土的应力及其分布是不均匀的,因此需要对土的性质进行分类,并采用不同的土压力系数进行计算。
在地下工程设计中,常用的土压力系数有主动土压力系数(Ka)和被动土压力系数(Kp)。
主动土压力系数是指当土体受到外界荷载的作用时,土体对结构物或开挖面的主动土压力的大小。
被动土压力系数是指结构物或开挖面对土体施加压力时,土体对结构物或开挖面的被动土压力的大小。
1.裂缝法:裂缝法是一种常用的计算主动土压力系数的方法。
该方法是根据土体在受到外界荷载作用时产生的裂缝的形态和数目来估算主动土压力系数的大小。
根据裂缝法计算主动土压力系数的步骤如下:1)测量土体中裂缝的形态和数目,可以通过实地观察或用数学方法进行分析;2)根据裂缝的形态和数目,确定主动土压力系数的数值。
裂缝法的优点是简单实用,可以通过实地观察或数学分析得到主动土压力系数的大小。
缺点是裂缝的形态和数目的测量可能存在一定的误差,从而影响计算结果的准确性。
2.复杂的弹塑性理论仿真计算方法:复杂的弹塑性理论仿真计算方法是一种基于力学原理的计算主动土压力系数的方法。
该方法通过将土体视为弹性和塑性相结合的材料,利用有限元法或其他相关方法进行计算。
复杂的弹塑性理论仿真计算方法的步骤如下:1)确定土体的力学性质,包括土体的弹性模量、剪切模数和土体的强度参数等;2)将土体视为弹性和塑性相结合的材料,建立相应的弹塑性模型;3)将土体模型进行离散化,将土体划分为若干个单元;4)利用有限元法或其他相关方法求解土体模型的力学方程;5)根据求解结果,计算主动土压力系数的大小。
复杂的弹塑性理论仿真计算方法的优点是能够考虑土体的弹性和塑性行为,计算结果较为准确。
缺点是计算过程较为复杂,需要较多的计算资源和专业知识。
总结:主动土压力系数是计算土体对结构物或地下开挖面的土压力的重要参数。
主动土压力被动土压力计算 excel【原创实用版】目录1.主动土压力和被动土压力的定义及区别2.计算主动土压力和被动土压力的方法3.使用 Excel 进行土压力计算的实践正文1.主动土压力和被动土压力的定义及区别土压力是指土壤对挡土墙或其他构筑物施加的压力。
根据挡土墙的位移情况,土压力可分为静止、主动和被动三种。
静止土压力是指挡土墙不发生任何方向的位移,墙后填土施于墙背上的土压力。
主动土压力是指挡土墙在墙后填土作用下向前发生移动,致使墙后填土的应力达到极限平衡状态时,填土施于墙背上的土压力。
被动土压力是指挡土墙在某种外力作用下向后发生移动而推挤填土,致使墙后土体的应力达到极限平衡状态时,填土施于墙背上的土压力。
主动土压力和被动土压力的主要区别在于土体对挡土墙的压力方向。
主动土压力是土体对挡土墙的压力,方向指向挡土墙;被动土压力是挡土墙对土体的压力,方向背离挡土墙。
2.计算主动土压力和被动土压力的方法计算主动土压力和被动土压力通常采用极限平衡法。
极限平衡法是一种计算土压力的方法,其核心思想是在挡土墙和土体之间达到极限平衡状态时,土体对挡土墙的压力达到最大值。
计算主动土压力的步骤如下:1) 确定挡土墙的位移,包括位移方向和位移量。
2) 计算挡土墙在位移情况下的土压力分布。
3) 求解极限平衡状态下的土压力,即主动土压力。
计算被动土压力的步骤如下:1) 确定挡土墙的位移,包括位移方向和位移量。
2) 计算挡土墙在位移情况下的土压力分布。
3) 求解极限平衡状态下的土压力,即被动土压力。
3.使用 Excel 进行土压力计算的实践Excel 具有强大的数据处理和计算功能,可以用于计算主动土压力和被动土压力。
以下是使用 Excel 进行土压力计算的步骤:1) 准备数据:在 Excel 中输入挡土墙的位移数据、土壤参数等。
2) 建立计算公式:在 Excel 中使用公式=MAX(单元格范围) 计算主动土压力,使用公式=MIN(单元格范围) 计算被动土压力。
主动土压力挡土墙向前移离填土,随着墙的位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐减小,当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力减至最小,称为主动土压力P a。
被动土压力挡土墙在外力作用下移向填土,随着墙位移量的逐渐增大,土体作用于墙上的土压力逐渐增大,当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时,这时作用于墙上的土压力增至最大,称为被动土压力P p。
上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较,可用图6-2来表示。
由图可知P p>P o>P a。
朗肯基本理论朗肯土压力理论是英国学者朗肯(Rankin)1857年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。
在其理论推导中,首先作出以下基本假定。
(1)挡土墙是刚性的墙背垂直;(2)挡土墙的墙后填土表面水平;(3)挡土墙的墙背光滑,不考虑墙背与填土之间的摩擦力。
把土体当作半无限空间的弹性体,而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平面,根据土体处于极限平衡状态的条件,求出挡土墙上的土压力。
如果挡土墙向填土方向移动压缩土体,σz 仍保持不变,但σx 将不断增大并超过σz 值,当土墙挤压土体使σx 增大到使土体达到被动极限平衡状态时,如图6-4的应力园O 3,σz 变为小主应力,σx 变为大主应力,即为朗肯被动土压力(p p )。
土体中产生的两组破裂面与水平面的夹角为245ϕ-︒。
朗肯主动土压力的计算根据土的极限平衡条件方程式σ1=σ3tg 2(45°+2ϕ)+2c ·tg(45°+2ϕ)σ3=σ1tg2(45°-ϕ)-2c·tg(45°-2ϕ)2土体处于主动极限平衡状态时,σ1=σz=γz,σ3=σx=p a,代入上式得1)填土为粘性土时填土为粘性土时的朗肯主动土压力计算公式为p a=γztg2(45°-ϕ)-2c·tg(45°2-ϕ)=γzK a-2c a K(6-3)2由公式(6-3),可知,主动土压力p a沿深度Z呈直线分布,如图6-5所示。
土主动被动土压力概念及计算公式
土的压力是指土体对其周围物体或结构物体施加的力。
土的压力分为主动土压力和被动土压力两种。
1.主动土压力
主动土压力指土层在墙体或结构物体前方对其施加的力,是由土体的重力和颗粒间的水平摩擦力共同作用引起的。
主动土压力的大小与土体的性质、土层的厚度、土的重度、斜坡角度等因素有关。
主动土压力可以通过考虑土体内部的粒子间摩擦力来计算。
根据库仑公式,主动土压力可以表达为:
Pa=1/2*γ*H^2*Ka
其中:
Pa为主动土压力;
γ为土的密度;
H为土层高度;
Ka为主动土压力系数,取决于土的内摩擦角。
2.被动土压力
被动土压力是指土层在支撑墙体或结构物体后方对其施加的力,是由土体的重力和侧向土压力共同作用引起的。
被动土压力的大小与土体的性质、土层的厚度、土的重度、墙体后方支撑方式等因素有关。
被动土压力可以通过计算土体内的剪切力来得到。
根据库仑公式,被动土压力可以表达为:
Pp=1/2*γ*H^2*Kp
其中:
Pp为被动土压力;
γ为土的密度;
H为土层高度;
Kp为被动土压力系数,取决于土的内摩擦角。
在实际计算中,土压力的计算还需要考虑地下水位、土壤表面粗糙度等因素,以及应力分布的影响等。
因此,对于复杂情况下的土压力计算,还需要考虑其他参数和方法。
总结:土的压力包括主动土压力和被动土压力。
主动土压力是土层在墙体或结构物体前方对其施加的力,可以通过考虑土体内部的粒子间摩擦力来计算;被动土压力是土层在支撑墙体或结构物体后方对其施加的力,可以通过计算土体内的剪切力来得到。