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1K411016了解挡土结构土压力的计算
本条介绍了土压力的力学理论知识以及挡土结构的土压力计算方法。
土压力理论是研究土与挡土结构之间相互作用的大小和分布规律的理论。在工程中许多结构会受到侧压力作用,该力的总值会随结构与土相对位移和方向而变化,侧压力的分布会随结构施工程序及变形过程特性而变化。因此,土压力必须针对各类挡土结构的不同特性而采用不同的计算方法。
经典的土压力解析方法延续至今已 200 多年,仍被广泛采用;随着计算机技术的发展,对土压力的分析已采用非线性模型和弹塑性模型,并考虑结构与土共同作用,但新的分析方法仍在研究完善之中。
土压力计算的两个常用的经典理论是库仑土压力理论和朗金土压力理论。
静止土压力 :若刚性的挡土墙保持原位静止不动,墙背土层在未受任何干扰时,作用在墙上水平的压应力称为静止土压力。其合力E0( kN / m )、强度为 P0 ( kPa)。
主动土压力( l K4ll0161 ( b ) ) :若刚性挡土墙在填土压力作用下,背离填土一侧移动,这时作用在墙上的土压力将由静止压力逐渐减小,当墙后土体达到极限平衡,土体开始剪裂,并产生连续滑动面,使土体下滑这时土压力减到最小值,称为主动土压力。合力和强度分别用EA( kN / m )和PA( kPa )表示。
被动土压力:若刚性挡土墙在外力作用下,向填土一侧移动,这时作用在墙上的土压力将由静止压力逐渐增大,当墙后土体达到极限平衡,土体开始剪裂,出现连续滑动面,崎后土体向上挤出隆起,这时土压力增到最大值,称为被动土压力。合力和强度分别用EP( kN /m)和PP ( k Pa )表示.
由上可见,三种土压力中,主动土压力最小;静止土压力其次‘被动土压力最大,位移也最大。土压力与挡土墙位移间的关系见图 1K4ll0162 。不同的土达到主动与被动土压力时,挡土墙墙顶的水平位移 △x值(墙绕墙趾转动)见表 1K4ll016 。
库仑土压力理论的基本原理:假定挡土墙之后的填土是均匀的砂性土,当墙背离土体移动或推向土体时,墙后土体即达到极限平衡状态,其滑动面有两个,一个是沿墙背和 AB 面,另一个是产生在工作中的 BC 面均通过墙趾 B 。假定滑动土楔 ABC 是刚体,根据其静力平衡条件,按平面问题可求得作用在挡土墙上的土压力。因此库仑土压力理论也可称为滑楔土压力理论。
朗金土压力理论的基本原理:把作用在挡土墙墙背 AB 上的土压力,视作是在半无限土体中和墙背方向、长度相对应的 AB 切面上达到极限平衡状态时的应力。即认为可以用档土墙代替无限土体的一部分,而在影响土体内的应力情况理论的极限平衡问题只是一个边界条件,即半无限土休的表面状况,而不是原墙背与土体接触面上的边界条件.
计算最简单条件下的土压力,其假设条件是:竖直的墙背,水平的填土面 .计算墙背上的土压力可以应用土体处于极限平衡状态时的最大和最小主应力间的关系式。