【正文】 荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 第二章 重力作用 第二章 重力作用 本章內(nèi)容 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 第二節(jié) 結(jié)構(gòu)自重 第三節(jié) 樓面及屋面活荷載 第四節(jié) 廠房吊車荷載 第五節(jié) 車輛荷載 第六節(jié) 人群荷載 第七節(jié) 雪荷載 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 z?? ?cz(a) 任意水平截面土自重應(yīng)力 一、土的自重壓力 （一）均勻土自重應(yīng)力 假定：（ 1）為彈性介質(zhì)，只產(chǎn)生豎向變形； （ 2）無側(cè)向和剪切變形，豎直和水平面均無剪應(yīng)力。 ?深度 z處的豎向應(yīng)力為： 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 (b) 自重應(yīng)力呈線性增加 （ 1）處于地下水位以上土層的土自重應(yīng)力為有效自重應(yīng)力； （ 2）處于地下水位以下土層應(yīng)扣除浮力影響，取土的有效重力。 ?分布特點(diǎn)： 自重應(yīng)力隨深度按 直線規(guī)律增加。 ?注意： 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 ??? ni ihi1?? cz圖 成層土中豎向自重應(yīng)力分布 （二）成層土自重應(yīng)力 各土層的厚度為 hi，重度為 ?i，則深度 z處土的自重應(yīng)力為： 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 擋土墻是防止土體坍塌的構(gòu)筑物，常用磚石、素混凝土、鋼筋混凝土等材料建成，擋土墻后的填土因自重或外荷載作用對墻背產(chǎn)生側(cè)向壓力。 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 擋土墻后的填土因自重或外荷載作用對墻背產(chǎn)生側(cè)向壓力。 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 扶壁式擋土墻 地錨背拉格梁擋土墻 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 抗滑樁排 （蘭青公路享堂滑坡） 預(yù)應(yīng)力錨索框架治理滑坡（太原 — 古交公路K13+800） 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 深基坑支護(hù) 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 廣州市華南快速干線廣園站東輔道擋土墻發(fā)生塌方事故，塌方缺口長 30米、寬2米、高 20米。導(dǎo)致這次事件的原因是擋土墻建造不合格加上連日暴雨所致。 徐州弘濟(jì)橋西側(cè)的橋頭堡坍塌河里，擋土墻坍塌的直接原因是施工單位拆除上游施工圍堰，水流流速過大，沖刷擋土墻底部引起坍塌。設(shè)計(jì)存在缺陷，基礎(chǔ)埋深未達(dá)要求。 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 二、土的側(cè)向壓力 （一）土的側(cè)向壓力分類 ?墻背側(cè)壓力 —— 因填土自重或外荷載引起，其大小和分布與墻身位移、填土性質(zhì)、墻體材料、墻體剛度、地基土質(zhì)以及墻和地基之間的摩擦特性等因素有關(guān)。 ?根據(jù)墻的位移情況和土體的應(yīng)力狀態(tài)，土壓力分為三類。 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 (E0) 擋土墻在土壓力作用下不發(fā)生任何變形和位移，墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)，作用于擋土墻背的土壓力 Eo 被動土壓力 土壓力 主動土壓力 靜止土壓力 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 ? 地下室外側(cè)墻因受到內(nèi)側(cè)樓面結(jié)構(gòu)支撐而沒有位移發(fā)生，外側(cè)回填土的土壓力可按靜止土壓力計(jì)算。 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 (Ea) 在土壓力作用下，背離墻背方向移動或轉(zhuǎn)動，墻背土壓力逐漸減少，直至出現(xiàn)滑動面并且土體滑動瞬間，土應(yīng)力處于主動極限平衡狀態(tài)，作用于墻背的土壓力 滑裂面 Ea 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 ? 基礎(chǔ)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)失去支承，墻體向基坑內(nèi)產(chǎn)生一定位移，外側(cè)土壓力可按主動土壓力計(jì)算。 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 (Ep) Ep 滑裂面 在外力作用下向土體方向移動或轉(zhuǎn)動，墻背上的土壓力逐漸增大，墻后土體會出現(xiàn)滑動面并且土體滑動瞬間，土體應(yīng)力處于被動極限平衡狀態(tài)，作用于墻背的土壓力 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 ? 橋梁的拱橋橋臺，在拱體傳遞的水平推力作用下，將擠壓背后土體產(chǎn)生一定量位移，橋臺背后的側(cè)向土壓力可按被動土壓力計(jì)算。 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 △ +△ +△ △ E o △ a △ p Ea Eo Ep 同一擋土墻在填土的物理力學(xué)性質(zhì)相同的條件下 有以下規(guī)律： 1. Ea ＜ E0 ＜＜ Ep 2. △ p ＞＞ △ a 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 f=0 （二）土壓力基本原理 ?側(cè)壓力計(jì)算理論 朗金土壓力理論 庫侖土壓力理論 （應(yīng)用較為普遍） 假設(shè)：（ 1）墻體為剛性體； （ 2）墻背豎直、光滑； （ 3）填土面水平。 —— 墻背為主應(yīng)力面 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 在材料力學(xué)中，兩個(gè)主應(yīng)力 σ 1 、 σ 3， 較大的記為 σ 1，稱為大主應(yīng)力， 較小的記為 σ 3，稱為小主應(yīng)力。 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 （ 1）靜止土壓力狀態(tài) H 墻后土體處于彈性平衡狀態(tài) ?z(σ1) σ0(σ3) 朗肯主動土壓力強(qiáng)度 z 豎向應(yīng)力： z??? ??1z水平應(yīng)力： zK ??? 03 ??x第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 （ 2）主動土壓力狀態(tài) 45o＋ ?/2 H 擋土墻在土壓力作用下，產(chǎn)生離開土體的位移，豎向應(yīng)力保持不變，水平應(yīng)力逐漸減小，位移增大到△ a，墻后土體處于朗肯主動狀態(tài)時(shí)，墻后土體出現(xiàn)一組滑裂面，它與大主應(yīng)力面夾角 45o＋ ?/2，水平應(yīng)力降低到最低極限值 ?z(σ1) σa(σ3) z 豎向應(yīng)力： 水平應(yīng)力： zz ??? ?? 1?a3 ??? ??? x第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 （ 3）被動土壓力狀態(tài) ?z(σ3) σp(σ1) 45o－ ?/2 H z 擋土墻在外力作用下，擠壓墻背后土體，產(chǎn)生位移，豎向應(yīng)力保持不變，水平應(yīng)力逐漸增大，位移增大到△ p，墻后土體處于朗肯被動狀態(tài)時(shí)，墻后土體出現(xiàn)一組滑裂面，它與小主應(yīng)力面夾角 45o－ ?/2，水平應(yīng)力增大到最大極限值 豎向應(yīng)力： 水平應(yīng)力： zz ??? ?? 3?p1 ??? ??? x第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 σ z=?z σ x＝ K0?z z σa＝ Ka?z σp＝ Kp?z 增加 減小 大主應(yīng)力方向 主動伸展 小主應(yīng)力方向 被動壓縮 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 )245(t a n2)245(t a n 231 ???? ???? ?? c)245(t a n 231 ??? ?? ? )245(t a n 213 ??? ?? ?)245(t a n2)245(t a n 213 ???? ???? ?? c 極限平衡狀態(tài)下大、小主應(yīng)力之間的關(guān)系： ?粘性土： ?無粘性土： ? 據(jù)此，可求出主動和被動土壓力下水平應(yīng)力大小 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 K0?H H ?z K0?z 020 21 KHE ??z H/3 zK ?? 00 ?靜止土壓力強(qiáng)度 靜止土壓力系數(shù)： ?下的試驗(yàn)測定 ?K0 = 1sinφ’ 計(jì)算 ?供的經(jīng)驗(yàn)值確定 靜止土壓力分布 土壓力作用點(diǎn) 三角形分布 作用點(diǎn)距墻底 H/3 （三）土的側(cè)壓力計(jì)算 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 aaa KczK 2?? ??主動土壓力強(qiáng)度 Ka： 主動土壓力系數(shù) Ka=tan2(45o?/2) 當(dāng) c=0,無粘性土 aa zK?? ?? z成正比，沿墻高呈三角形分布 ?，即三角形面積 ?，即作用在離墻底 H/3處 豎向應(yīng)力 ?z為大主應(yīng)力 ?1（已知），水平應(yīng)力 ?x為小主應(yīng)力 ?3 （未知），由平衡條件關(guān)系式： 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 Ea 3HH 無粘性土的主動土壓力強(qiáng)度分布圖 aHK?aa KHE221 ??第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 Ea 3 0zH?粘性土的主動土壓力強(qiáng)度分布圖 d e H aHK?a b c 0z???2202221)2)((21cKcHKHKcHKzHEaaaaa??????當(dāng) c＞ 0, 粘性土 aaa KczK 2?? ??臨界深度 aKcz?20 ?第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 當(dāng) c=0,無粘性土 ppp KczK 2?? ??被動土壓力強(qiáng)度 pp zK?? ?? z成正比，沿墻高呈三角形分布 ?，即三角形面積 ?，即作用在離墻底 H/3處 H ?hKp H/3 Ep pp KHE 221 ??Kp： 被動土壓力系數(shù) Kp=tan2(45o+?/2) 2. 被動土壓力 豎向應(yīng)力 ?z為小主應(yīng)力 ?3（已知），水平應(yīng)力 ?x為大主應(yīng)力 ?1 （未知），由平衡條件關(guān)系式： 第二章 重力作用 第一節(jié) 土重及土的側(cè)壓力 當(dāng) c＞ 0, 粘性土 粘性土被動土壓力強(qiáng)度包括兩部分 ?1. 土的自重引起的土壓力 ?zKp ?2. 粘聚力 c引起的側(cè)壓力 2c√Kp 說明： 側(cè)壓力是一種正壓力，在計(jì)算中應(yīng)考慮 ppp KcHKHE 2)2/1( 2 ?? ?? ?，即梯形分布圖形面積 ? 土壓力合力 H Ep 2c√Kp ?HKp ＋ 2c