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工程項(xiàng)目擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力(編輯修改稿)

2024-07-13 08:07 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 力,以節(jié)省擋土墻的尺寸、材料、工程量與投資。因產(chǎn)生被動(dòng)土壓力時(shí)擋土墻位移過(guò)大為工程所不許可,通常只利用被動(dòng)土壓力的一部分,其數(shù)值已很大。第四節(jié) 庫(kù)侖土壓力理論(1776法國(guó))一. 方法要點(diǎn):(一)假設(shè)條件:1. 墻背傾斜,具有傾角;2. 墻后填土為砂土,表面傾角為角;3. 墻背粗糙有摩擦力,墻與土間的摩擦角為,且()4. 平面滑裂面假設(shè);當(dāng)墻面向前或向后移動(dòng),使墻后填土達(dá)到破壞時(shí),填土將沿兩個(gè)平面同時(shí)下滑或上滑;一個(gè)是墻背AB面,另一個(gè)是土體內(nèi)某一滑動(dòng)面BC。設(shè)BC面與水平面成角。5. 剛體滑動(dòng)假設(shè):將破壞土楔ABC視為剛體,不考慮滑動(dòng)楔體內(nèi)部的應(yīng)力和變性條件。6. 楔體ABC整體處于極限平衡條件。見(jiàn)教材P207圖619。(二)取滑動(dòng)楔體ABC為隔離體進(jìn)行受力分析分析可知:作用于楔體ABC上的力有(1).土體ABC的重量W,(2)下滑時(shí)受到墻面AB給予的支撐反力E(其反方向就是土壓力)。(3)BC面上土體支撐反力R。1.根據(jù)楔體整體處于極限平衡狀態(tài)的條件,可得知E、R的方向。(見(jiàn)教材P208圖620)2.根據(jù)楔體應(yīng)滿足靜力平衡力三角形閉合的條件,可知E、R的大小3.求極值,找出真正滑裂面,從而得出作用在墻背上的總主動(dòng)壓力Ea和被動(dòng)壓力Ep。二 數(shù)解法(一)無(wú)粘性土的主動(dòng)壓力設(shè)擋土墻如教材P208圖621所示,墻后為無(wú)粘性填土。取土楔ABC為隔離體,根據(jù)靜力平衡條件,作用于隔離體ABC上的力W、E、R組成力的閉合三角形。根據(jù)幾何關(guān)系可知:W與E之間的夾角W與R之間的交角為利用正弦定律可得: (式中:)由此式可知:(1)若改變角,即假定有不同的滑體面BC,則有不同的W,E值;即:;(2)當(dāng)時(shí),即BC與AB重合,W=0,E=0;當(dāng)時(shí),R與W方向相反,P=0。因此,當(dāng)在和之間變化時(shí),E將有一個(gè)極大值,令:, 將求得的值代入得:其中:Ka—庫(kù)侖主動(dòng)土壓力系數(shù)。當(dāng):,時(shí);由: 得出:可見(jiàn):與朗肯總主動(dòng)土壓力公式完全相同,說(shuō)明當(dāng),這種條件下,庫(kù)侖與朗肯理論得結(jié)果時(shí)一致得。關(guān)于土壓力強(qiáng)度沿墻高得分步形式,即:可見(jiàn):Paz沿墻高成三角形分布,Ea作用點(diǎn)在距墻底1/3H處。見(jiàn)教材P209圖622。但這種分步形式只表示土壓力大小,并不代表實(shí)際作用墻背上的土壓力方向。而沿墻背面的壓強(qiáng)則為。(二)無(wú)粘性土的被動(dòng)土壓力用同樣的方法可得出總被動(dòng)土壓力Ep值為:其中:——庫(kù)侖被動(dòng)土壓力系。被動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻也成三角形分布。見(jiàn)教材P216圖623。三、圖解法當(dāng)填土為C0的粘土或填土面不是平面,而是任意折線或曲線形狀時(shí),前述庫(kù)侖公式就不能應(yīng)用,而用圖解法。(一)、基本方法設(shè)擋土墻及其填土條件如圖(見(jiàn)教材P217圖625)。在墻的填土中任選一與水平面夾角為的滑裂面AC1,則可求出土楔ABC1,重量W1的大小和方向,以及反力E1及R1的方向,從而繪制閉合的力三角形,并進(jìn)而求出E1的大小。然后再任選多個(gè)不同的滑裂面AC2,AC3,AC4…Can,同理繪出各個(gè)閉合的力三角形,并得出相應(yīng)的E2,E3…En值。將這些力三角形的頂點(diǎn)連成曲線m1m2,作m1m2的豎起切線(平行W方向),得到切點(diǎn)m,自m點(diǎn)作E方向的平等線交OW線于n點(diǎn),則mn所代表的E值為諸多E值中的最大值,即為Ea值。關(guān)于Ea作用點(diǎn)的位置:上述圖解法不能確定。為此,太沙基(1943)建議:在得出滑裂面ACa后,再找出滑裂體ABCa的重心0,過(guò)0點(diǎn)作ACa的平行線交墻背于0’點(diǎn),則0’點(diǎn)即為Ea作用點(diǎn)。見(jiàn)教材P217圖625c。(二)庫(kù)爾曼圖解法庫(kù)氏圖解法是對(duì)上述基本方法的一種改進(jìn)與簡(jiǎn)化。他把上述閉合三角形的頂點(diǎn)直接放在墻根A處,并使入逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)90度+角度,使得適量R的方向與所假定的滑裂面相一致。(見(jiàn)教材P218圖626)(三)粘性填土的土壓力庫(kù)侖土壓力理論原來(lái)只適用于無(wú)粘性土,對(duì)粘性土可用圖解法求解,但要考慮土體破壞面上及墻背與填土之間的凝聚力。在填土上部Z0深度范圍內(nèi)可能產(chǎn)生受拉裂縫,Z0值可由朗肯公式確定,在Z0范圍內(nèi)的破壞面和墻背上的,如圖(見(jiàn)教材P218圖627a)。假定破裂面為ADC時(shí),作用在滑動(dòng)楔體上的力有:1.土體重W;2.沿墻背面上的凝聚力,其中為墻背與填土間的單位凝聚力其值小于或等于填土的凝聚力;3.破裂面上的反力
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