上海交通大學土力學與地基基礎

土壓力：擋土墻后的填土因自重或外荷載作用對墻背產(chǎn)生的側(cè)向壓力p 擋土墻是防止土體坍塌的構(gòu)筑物在房屋建筑水利工程鐵路工程以及橋梁中得到廣泛應用 支撐土坡的擋土墻 堤岸擋土墻 地下室側(cè)墻 拱橋橋臺 牛牛文庫文檔分享 環(huán)球金融中心地下連續(xù)墻 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 上海南站南廣場 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 閔行商貿(mào) 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 土壓力 主動土壓力Ea:被動土壓力Ep:靜止土壓力E0:擋土墻上的土壓力 當擋土墻靜止不動土體處于彈性平衡狀態(tài)時土對墻的壓力當擋土墻向離開土體方向偏移至土體達到極限平衡狀態(tài)時，作用在墻上的土壓力當擋土墻向土體方向偏移至土體達到極限平衡狀態(tài)時，作用在擋土墻上的土壓力 牛牛文庫文檔分享 擋土墻模型實驗原型觀測和理論研究表明：在相同條件下，主動土壓力小于靜止土壓力而靜止土壓力又小于被動土壓力。0a pE E E zK 00 土的側(cè)壓力系數(shù)或靜止土壓力系數(shù)墻后填土重度，kN/m 30K 020 21 KHE 牛牛文庫文檔分享 朗肯土壓力理論朗肯土壓力理論是根據(jù)半空間體的應力狀態(tài)和土的極限平衡理論得出的土壓力計算理論。朗肯將上述原理應用于擋土墻土壓力計算時假設墻背直立、光滑墻后填土面水平。這時，墻背與填土界面上的剪應力為零。不改變右邊土體中的應力狀態(tài)。當擋土墻的變位符合上述主動或被動極限平衡 條件時，作用在擋土墻墻背上的土壓力即為朗肯主動土壓力或朗肯被動土壓力。 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 主動土壓力計算 主動土壓力系數(shù) 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 無粘性土主動土壓力 牛牛文庫文檔分享 被動土壓力系數(shù) 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 【例】有一擋土墻，高5m，墻背直立、光滑，填土面水平。填土的物理力學性質(zhì)如下： 試求主動土壓力及其作用點，并繪出主動土壓力分布圖。 。、， 3o 18kN/m2010 kPac解： 在墻底處的主動土壓力強度為 245tan2245tan oo2 cHa kPa1.30 22045tan10222045tan518 oooo2 主動土壓力 2oo2 2245tan2245tan21 ccHEa kN/m4.51 1810222045tan510222045tan51821 2oooo22 牛牛文庫文檔分享 臨界深度 m59.122045tan18 1022 ooo aKcz 主動土壓力Ea作用在離墻底的距離為： m14.1359.153 o zH主動土壓力分布圖 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 下次上課 牛牛文庫文檔分享 【例】擋土墻如圖所示，求墻所受到的主動土壓力，并繪出土壓力分布圖。 解：先將均布荷載換算成第一層土的當量土重 m5.22050 qh 21 3020 2.5 tan (45 ) 16.67(2a a ahK kP ）22 1 30) 20 (2 2.5)tan (45 ) 30(2a a ah h K kP （ ） 牛牛文庫文檔分享 在地下水位以下， =26，所以1 23 1 26) 20 (2 2.5)tan (45 ) 35.14(2a a ah h K kP （ ） 24 2 2610 10 tan (45 ) 39.05( )2a a ah K kP a 1 21 1E (AD BI) (BE CG)2 20.5 (16.67 30) 2 0.5 (35.14 2 39.05) 10593.32( / )h hkN m 主動土壓力： B C D EA F GI 牛牛文庫文檔分享 【例】求下圖所示擋土墻的靜止土壓力E0、主動土壓力Ea和被動土壓力Ep。 解：先將均布荷載換算成第一層土的當量土重 )(55.01810 1 mqh 計算第二層土時，將第一層土與均布荷載換算成與第二層土相同的當量土重，其當量土層的厚度: )(28.35.1918)355.0()( 2111 mhhh 牛牛文庫文檔分享 1. 求靜止土壓力1 1 0 18 0.55 (1 sin20 ) 6.58( )a ahK kP 2 1 1 0( ) 18 (0.55 3) (1 sin20 ) 42.11( )a ah h K kP 3 2 1 0 19.5 3.28 (1 sin28 ) 33.93( )a ah K kP 4 2 1 2 0( ) 19.5 (3.28 3) (1 sin28 ) 64.97( )a ah h K kP 靜止土壓力: 0 1 21 1( ) ( ) 0.5 (6.58 42.11) 32 20.5 (33.93 64.97) 3 221.38( / )E AF BD h BG CE hkN m 牛牛文庫文檔分享 2. 求主動土壓力 1 21 20AF 18 0.55 tan (45 ) 4.90( )2a ahK kP 1 21 1 20BD ( ) 18 (0.55 3) tan (45 ) 31.38( )2a ah h K kP 2 22 1 28BG 19.5 3.28 tan (45 ) 23.09( )2a ah K kP 2 22 1 2 28( ) 19.5 (3.28 3) tan (45 ) 44.21( )2a aCE h h K kP 主動土壓力 1 21 1( ) ( ) 0.5 (4.9 31.38) 32 20.5 (23.09 44.21) 3 155.37( / )aE AF BD h BG CE hkN m 牛牛文庫文檔分享 3.求被動土壓力 1 21 20AF 18 0.55 tan (45 ) 20.19( )2p ahK kP 1 21 1 20BD ( ) 18 (0.55 3) tan (45 ) 130.33( )2p ah h K kP 2 22 1 28BG 19.5 3.28 tan (45 ) 177.16( )2p ah K kP 2 2 2 1 2 28CE ( ) 19.5 (3.28 3) tan (45 ) 339.19( )2p ah h K kP 被動土壓力 1 21 1( ) ( ) 0.5 (20.19 130.33) 32 20.5 (177.16 339.19) 3 1000.31( / )pE AF BD h BG CE h kN m 牛牛文庫文檔分享 庫倫土壓力理論 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 【例】擋土墻如圖所示，墻與土之間的摩擦角 為2/3，求作用在墻上的主動土壓力和它的垂直和水平分力。 解： =12， 2.5 1.5tan 0.25 所以=11.31，=30 203032 其垂直分力=Eacos(90 ) =98.60sin(11.31+20)=51.24(kN/m) 其水平分力=Ea )90sin( =98.6cos(11.31+20)=84.24(kN/m) 查表得Ka=0.464，所以主動土壓力 21 17 52 0.464 98.60( / )2 2a aE H K kN m 牛牛文庫文檔分享 【例】用庫侖理論計算擋土墻的主動土壓力，繪出土壓力分布，標明合力的方向及作用點。 解： 由 40,10,10,10 查 表 得 0.307aK （1）求填土表面均布荷載引起的土壓力增量： cos cos1080 10 0.307 241.87cos( ) cos(10 10 ) a a aE qHK kP （2）求沒有荷載作用時的總土壓力： 2 21 1 16 10 0.307 245.62 2a a aE H K kP 牛牛文庫文檔分享 （3）求總土壓力 aaaa kPEEE 48.48787.2416.245 （4）求合力的作用點 設的作用點 距A點的垂直距離為 ， aE x )(85.523 mBDAC BDACHx 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 擋土墻設計 擋土墻的類型 重力式擋土墻 懸臂式擋土墻 扶壁式擋土墻 牛牛文庫文檔分享 擋土墻的計算 穩(wěn)定性驗算，包括抗傾覆和抗滑移穩(wěn)定驗算； 地基的承載力驗算； 墻身強度驗算。 牛牛文庫文檔分享 傾覆穩(wěn)定性驗算抗傾覆安全系數(shù) 牛牛文庫文檔分享 滑動穩(wěn)定性驗算 3.1 tat anns GE EGK 抗滑安全系數(shù) 牛牛文庫文檔分享 重力式擋土墻的體型選擇和構(gòu)造措施 墻背的傾斜型式 墻面坡度的選擇 基底逆坡坡度 墻趾臺階和墻頂寬度 排水措施 填土質(zhì)量要求 牛牛文庫文檔分享 地基破壞型式和地基承載力整體剪切破壞 局部剪切破壞 沖剪破壞 牛牛文庫文檔分享 a b ABCos ppcr pu壓力沉降關系曲線臨塑荷載 地基極限承載力 牛牛文庫文檔分享 淺基礎的地基臨塑荷載地表作用一條形荷載 0001 sin p 0003 sin 牛牛文庫文檔分享 基礎具有一定埋置深度 zddp 00001 sin zddp 00003 牛牛文庫文檔分享 dcdpz 0000 tansinsin 塑性區(qū)邊界方程 dcdpz 00max tan2cot 塑性區(qū)最大深度 牛牛文庫文檔分享 0max z dcdpcr 00 2cot cot 臨塑荷載bz 41 max 01 04 1cot 4cot 2d c bp d 臨塑荷載偏于安全 牛牛文庫文檔分享 淺基礎的地基極限承載力 普朗德爾極限承載力理論 cu cNp 極限承載力: 1245tantanexpcot 2 cN其中 牛牛文庫文檔分享 有埋置深度d qcu qNcNp 極限承載力: 245tantanexp 2 qN其中 cot1 qc NN 牛牛文庫文檔分享 太沙基承載力理論0 0 0c 理論的滑動面簡化的滑動面 2 cospu Ep b 24 cospEN b 令 12up bN 牛牛文庫文檔分享 0 0 0c 0q 0 0 0c 0q 0 0 0c 0q 12u c qp cN qN bN 局部剪切破壞： cc 32 tan32arctan2 1 3 2u c qp cN qN bN 牛牛文庫文檔分享 邊長為b的正方形基礎: bNqNcNp qcu 4.02.1 0 直徑為b的圓形基礎: bNqNcNp qcu 6.02.1 0 地基容許承載力 安全系數(shù)K（23） 牛牛文庫文檔分享 魏錫克極限承載力公式 bNqNcNp qcu 21 245tantanexp o2 qN其中 cot1 qc NN tan12 qNN 在普朗德爾理論基礎上，考慮了土自重，得到條形基礎在中心荷載作用下的極限承載力基本公式： 牛牛文庫文檔分享 基礎形狀的影響方形和圓形基礎： SbNSqNScNp qqccu 21矩形基礎： 1 1 tan1 0.4 qc cq NbS l NbS l bS l 圓形和方形基礎：11 tan0.60 qc cq NS NSS 牛牛文庫文檔分享 偏心和傾斜荷載的影響 iSbNiSqNiScNp qqqcccu 21 荷 載 傾 斜 因 數(shù)、式 中 iii qc 基礎兩側(cè)覆蓋層抗剪強度的影響 diSbNdiSqNdiScNp qqqqccccu 21 基 礎 埋 深 修 正 因 數(shù)、式 中 ddd qc 牛牛文庫文檔分享 土坡和地基的穩(wěn)定性分析 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 地基穩(wěn)定性分析 21 21o tan180R TT GNNcK 滑 動 力 矩抗 滑 力 矩擋土墻連同地基一起滑動 牛牛文庫文檔分享 硬土層中的非圓弧滑動面 tancosf Wcll sinfs WP lPF a p 抗滑安全系數(shù) 牛牛文庫文檔分享 閔行商貿(mào) 牛牛文庫文檔分享 臨界深度 m59.122045tan18 1022 ooo aKcz 主動土壓力Ea作用在離墻底的距離為： m14.1359.153 o zH主動土壓力分布圖 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 庫倫土壓力理論 牛牛文庫文檔分享 牛牛文庫文檔分享 傾覆穩(wěn)定性驗算抗傾覆安全系數(shù) 牛牛文庫文檔分享 0max z dcdpcr 00 2cot cot 臨塑荷載bz 41 max 01 04 1cot 4cot 2d c bp d 臨塑荷載偏于安全 牛牛文庫文檔分享 硬土層中的非圓弧滑動面 tancosf Wcll sinfs WP lPF a p 抗滑安全系數(shù) 牛牛文庫文檔分享