挡土结构物上的土压力计算.ppt
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挡土结构物上的土压力第一节概述第五章已经讨论了土体中由于外荷引起的应力,本章将介绍土体作用在挡土结构物上的土压力,讨论土压力性质及土压力计算,包括土压力的大小、方向、分布和合力作用点,而土压力的大小及分布规律主要与土的性质及结构物位移的方向、大小等有关,亦和结构物的刚度、高度及形状等有关。
一、挡土结构类型对土压力分布的影响定义:挡土结构是一种常见的岩土工程建筑物,它是为了防止边坡的坍塌失稳,保护边坡的稳定,人工完成的构筑物。
常用的支挡结构结构有重力式、悬臂式、扶臂式、锚杆式和加筋土式等类型。
挡土墙按其刚度和位移方式分为刚性挡土墙、柔性挡土墙和临时支撑三类。
1.刚性挡土墙指用砖、石或混凝土所筑成的断面较大的挡土墙。
由于刚度大,墙体在侧向土压力作用下,仅能发身整体平移或转动的挠曲变形则可忽略。
墙背受到的土压力呈三角形分布,最大压力强度发生在底部,类似于静水压力分布。
2.柔性挡土墙当墙身受土压力作用时发生挠曲变形。
3.临时支撑边施工边支撑的临时性。
二、墙体位移与土压力类型墙体位移是影响土压力诸多因素中最主要的。
墙体位移的方向和位移量决定着所产生的土压力性质和土压力大小。
1.静止土压力(E0)墙受侧向土压力后,墙身变形或位移很小,可认为墙不发生转动或位移,墙后土体没有破坏,处于弹性平衡状态,墙上承受土压力称为静止土压力E0。
2.主动土压力(E A)挡土墙在填土压力作用下,向着背离填土方向移动或沿墙跟的转动,直至土体达到主动平衡状态,形成滑动面,此时的土压力称为主动土压力。
3.被动土压力(E P)挡土墙在外力作用下向着土体的方向移动或转动,土压力逐渐增大,直至土体达到被动极限平衡状态,形成滑动面。
此时的土压力称为被动土压力E P。
同样高度填土的挡土墙,作用有不同性质的土压力时,有如下的关系:E P >E0> E A在工程中需定量地确定这些土压力值。
Terzaghi(1934)曾用砂土作为填土进行了挡土墙的模型试验,后来一些学者用不同土作为墙后填土进行了类似地实验。
挡土结构物上的土压力二、土压力的计算方法:目前常用的计算土压力的方法主要有两种:斯卡斯卡土压力理论和库勒-库尔夫土压力理论。
1.斯卡斯卡土压力理论:斯卡斯卡土压力理论是挡土结构物土压力计算的基础理论之一、该理论假设土体是黏塑性的弹性体,在计算土压力时考虑了土体的内摩擦力和黏聚力的影响。
2.库勒-库尔夫土压力理论:库勒-库尔夫土压力理论是挡土结构物土压力计算的另一种常用方法。
该理论假设土体是粘聚性的不可压缩体,在计算土压力时主要考虑土体的黏性阻力。
三、影响土压力的因素:1.土体的性质:土体的物理性质、力学性质和水分状况等对土压力有着很大的影响。
例如,当土体的内摩擦角较大时,土压力往往比较大;土体的湿度较高时,土压力往往较小。
2.土体的排水条件:排水条件对土压力的大小和分布有着重要的影响。
当土体的排水条件较好时,土压力往往会减小;相反,当土体的排水条件较差时,土压力往往会增大。
3.土体与结构物之间的摩擦力:土体与结构物之间的摩擦力对土压力的分布和大小有着很大的影响。
当土体与结构物之间的摩擦力较大时,土压力分布比较均匀;当摩擦力较小时,土压力往往会集中在结构物的底部。
4.结构物的几何形状:四、挡土结构物设计的优化:为了确保挡土结构物的稳定性和安全性,需要对其进行设计优化。
在设计挡土结构物时,需要合理确定结构物的高度、坡度和形状等参数,以使土压力分布合理、结构物受力均匀。
此外,还需要合理选择土体的类型和填筑方式等,以减小土压力的大小。
综上所述,了解和计算挡土结构物上的土压力对于确保结构物的稳定性和安全性非常重要。
在设计和施工过程中,需要综合考虑土体的性质、排水条件、摩擦力以及结构物的几何形状等因素,以优化挡土结构物的设计方案。
只有做好土压力的计算和控制,才能确保挡土结构物的稳定性和安全性。