主动土压力计算公式

标题：深度探讨主动土压力和被动土压力的计算方法在土木工程和建筑领域，土压力是一个重要且复杂的问题。

主动土压力和被动土压力作为其中的重要概念，对土壤力学和结构设计有着重要的影响。

本文将深入探讨主动土压力和被动土压力的计算方法，并结合实际案例和Excel计算进行详细的分析和阐述。

一、主动土压力的计算1. 主动土压力的定义主动土压力是指土壤对于支撑结构施加的压力，通常是指土壤对于墙体的侧向压力。

在土木工程中，主动土压力是结构设计中必须考虑的重要参数之一。

2. 主动土压力的计算公式根据土力学的理论，主动土压力可以通过柯尔蒂斯公式来计算，公式如下：KaγH^2/2其中，Ka是土压力系数，γ是土的单位重，H是土壤高度。

通过这一公式，我们可以简单快速地计算出主动土压力的大小。

3. 实际案例分析举例来说，我们可以考虑一个简单的挡土墙结构，墙高5米，土的单位重为18kN/m³，土压力系数为0.35。

通过柯尔蒂斯公式的计算，我们可以得出挡土墙所受的主动土压力大小为315kN。

这个例子展示了主动土压力的计算方法以及其在实际工程中的应用。

二、被动土压力的计算1. 被动土压力的定义被动土压力是指支撑结构对土壤施加的反向压力，通常是指土壤对于桩基或承台的侧向压力。

在基础工程中，被动土压力是一个关键的设计参数。

2. 被动土压力的计算公式根据土力学的理论，被动土压力可以通过阿基米德原理来计算，公式如下：KpγH^2/2同样，其中Kp是土压力系数，γ是土的单位重，H是土壤高度。

通过这一公式，我们可以准确地计算出被动土压力的大小。

3. 实际案例分析假设我们有一个桩基基础工程，桩的长度为15米，土的单位重为20kN/m³，土压力系数为0.4。

通过阿基米德原理的计算，我们可以得出桩基所受的被动土压力大小为900kN。

这个例子展示了被动土压力的计算方法以及其在实际工程中的应用。

三、个人观点和总结回顾通过本文的深入探讨，我们了解了主动土压力和被动土压力的计算方法，并且结合实际案例进行了详细的分析。

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。

[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。

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。

库伦主动土压力计算库伦主动土压力计算是一种用于分析土体在建筑和土木工程中的受力情况的方法。

库伦主动土压力计算可以帮助工程师在设计土体结构时确定土压力的大小和方向。

本文将详细介绍库伦主动土压力计算的原理和步骤，并给出一个计算实例。

1.原理库伦主动土压力计算是基于库伦土压力理论而来的。

库伦土压力理论是由法国工程师库伦于1776年首次提出的，用于描述土体在一定深度下受力行为的理论。

根据库伦土压力理论，土体的主动土压力与土体的内摩擦角、土体的干重和土体的单位体积重量有关。

2.计算步骤（1）确定土体的性质：首先需要确定土体的内摩擦角和单位体积重量。

这些参数可以通过实验或者文献资料得到。

（2）确定土体的几何形状：确定土体的高度、边坡角和底部周边的形状。

这些参数将影响土体的受力状态。

（3）计算土体的干重：根据土体的单位体积重量和土体的几何形状，可以计算出土体的干重。

（4）计算土体的主动土压力：主动土压力是土体对结构物或者支撑物施加的水平力。

根据库伦土压力理论，可以使用以下公式计算土体的主动土压力：Pa = 0.5 * γ * H^2 * tan^2(α)其中，Pa表示土体的主动土压力，γ表示土体的单位体积重量，H 表示土体的高度，α表示土体的内摩擦角。

（5）计算土体的垂直土压力：垂直土压力是土体对结构物或者支撑物施加的竖直力。

根据库伦土压力理论，可以使用以下公式计算土体的垂直土压力：Pv=0.5*γ*H^2其中，Pv表示土体的垂直土压力，γ表示土体的单位体积重量，H 表示土体的高度。

（6）计算土体的总土压力：总土压力是土体对结构物或者支撑物施加的合力。

可以根据土体的几何形状和土体的主动土压力和垂直土压力计算出土体的总土压力。

3.计算实例假设有一个长方形土坑，高度为5m，底部边长为10m，土体的内摩擦角为30度，单位体积重量为20kN/m^3、根据上述计算步骤，我们可以计算出该土坑的主动土压力和垂直土压力。

（1）确定土体的性质：内摩擦角为30度，单位体积重量为20kN/m^3（2）确定土体的几何形状：高度为5m，底部边长为10m。

库仑主动土压力计算库仑主动土压力计算是土力学中的一个计算方法，用于计算土壤对墙体或其他结构体施加的主动土压力。

库仑主动土压力计算方法是土力学中最为常用的一种方法之一，适用于大部分土壤类型。

下面将详细介绍库仑主动土压力计算的原理和具体步骤。

首先，库仑主动土压力计算基于库伦摩擦力理论。

库仑摩擦力是土壤内摩尔塑性地层的一种力度，表征土壤颗粒间的摩擦力。

在土壤受到外部载荷作用时，土壤颗粒之间的摩擦力会增加，进而产生主动土压力。

库伦摩擦力可由下式表示：F=K*H*H/2其中，F表示主动土压力，K为活动土压力系数，H为土体的高度。

步骤一：确定土体类型和土壤参数首先需要确定土体的类型和土壤参数，如土壤的内摩擦角φ、土壤的重度γ，以及土壤的墙后压力u。

这些参数通常可以通过实验室试验或者现场勘测获得。

步骤二：确定活动土压力系数活动土压力系数K是库仑主动土压力计算中较为重要的一个参数，用于表示土壤的活动性和墙面的摩擦性质。

K的值一般可以在实验室试验中测定得到，也可以通过经验公式进行估算。

步骤三：计算土体的受力面积根据土壤受到的外部载荷和土壤的几何形状，可以计算出土壤的受力面积。

这个面积通常是根据土壤的几何形状进行计算，如墙体的长度L和宽度B。

步骤四：计算主动土压力根据上述公式，将确定的参数代入计算公式，即可得到主动土压力的数值。

将受力面积乘以活动土压力系数K，再乘以土体的高度H的平方的一半，即可得到主动土压力F的数值。

步骤五：计算最大主动土压力在实际工程中，通常需要计算土体受到的最大主动土压力。

最大主动土压力一般出现在土体受力高度最大的位置。

可以通过对土体的不同高度进行计算，找到最大主动土压力所对应的高度。

通过上述步骤，可以较为准确地计算土壤对墙体或其他结构体施加的主动土压力。

然而，需要注意的是，库仑主动土压力计算方法有一定的局限性，只适用于一定范围内的土壤类型和壁体形状。

在具体工程应用中，还需要综合考虑其他因素，并选取合适的土壤参数和活动土压力系数进行计算。

[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。

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。

[ 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。