新版精品土壓力計(jì)算及擋土墻設(shè)計(jì)最終版(編輯修改稿)
2024-10-23 06:52 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 2)ααcr時(shí)，能產(chǎn)生第二滑裂 面，應(yīng)按坦墻進(jìn)行土壓力計(jì)算。 (3)當(dāng)δ=φ時(shí)，αcr可用下式表達(dá)：,坦墻的土壓力計(jì)算,2.第二破裂面的土壓力計(jì)算方法：,忽略第二破裂面與墻背之間的土塊重Q（將其看著墻的一部分），破裂棱體G沿第一和第二破裂面下滑。按庫(kù)倫假定，作用在第二破裂面的土壓力+第一破裂面上的支撐全反力+破裂棱體重相平衡，構(gòu)成封閉的力三角形，如圖2所示。其邊角關(guān)系和主動(dòng)土壓力Ea表達(dá)式： （1） 由（1）可知，關(guān)鍵是要確定滑塊重，利用試算法得到。因?yàn)镋a是破裂角的函數(shù) ，所以Ex也是破裂角的函數(shù)。這樣，只要求出產(chǎn)生Ex極值的條件角，則可求出Ea及作用點(diǎn)。,取Ex出現(xiàn)極大值作為出現(xiàn)第二破裂面極值條件， 由多元函數(shù)微分法得： （a） 求出一切駐點(diǎn)。 （b）并滿足： 得極大值。 由此求解出 代入（1）即求得了主動(dòng)土壓力Ea。 這里關(guān)鍵是先假定 計(jì)算出G，（G包括棱體上的荷重），計(jì)算G時(shí)，要把圖形分解成容易計(jì)算面積和形心的矩形和三角形。Ea的作用點(diǎn)根據(jù)壓應(yīng)力圖求出。,,①L形鋼筋混凝土擋土墻，當(dāng) 墻底板足夠?qū)?，使得由墻頂D 與墻踵B的連線形成的夾角α 大于αcr時(shí)，作用在這種擋土 墻上的土壓力也可按坦墻方法進(jìn)行計(jì)算。 ②可用朗肯理論求出作用在經(jīng)過(guò)墻踵B點(diǎn)的豎直面AB上的土壓力Ea。 ③在對(duì)這種擋土墻進(jìn)行穩(wěn)定分析時(shí)，底板以上DCEA范圍內(nèi)的土重G，可作為墻身重量的一部分來(lái)考慮。,L形鋼筋混凝土擋土墻土壓力計(jì)算,計(jì)算豎向荷載時(shí)，包括墻身自重，墻趾上填土重、三角形（或梯形）部分土重，以及Ey,庫(kù)倫理論只適用于無(wú)粘性土，附錄L是在庫(kù)倫理論的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)假定，即庫(kù)倫破裂面上有粘聚力存在，但該破裂面仍然保持為平面，根據(jù)楔形體平衡，推導(dǎo)而得。 附錄L的計(jì)算公式只適用于擋墻墻背與水平面夾角大于70度的情況，按查土壓力系數(shù)時(shí)候沒(méi)有傾角小于70度的情況,傾角小于70度，可能會(huì)出現(xiàn)第二破裂面，此時(shí)實(shí)際土壓力與附錄L差異較大，也就是說(shuō)附錄L是建立在第一破裂面基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來(lái)的。（70度是根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)而來(lái)，通常墻背與豎向方向夾角大于20~25度（也就是水平向夾角小于70~65）會(huì)出現(xiàn)第二破裂面） eg :重力式擋墻高8米，頂寬0.5米，墻背與水平向夾角α,墻后填土重度18，內(nèi)摩擦角35度，填土與墻背外摩擦角17.5度，填土頂面水平。（只計(jì)算理論值，不考慮增大系數(shù)） 當(dāng)α=70時(shí) ka=0.42, Ea=241.8 (附錄L） 按楔形體計(jì)算 不存在第二破裂面， 第一破裂角為22.89度， Ea=241.8 與附錄L完全相同 當(dāng)α=60時(shí) ka=0.553 ,Ea=318.55 (附錄L） 按楔形體第一破裂面計(jì)算時(shí)，第一破裂角為19.92 Ea=318.56 Ex=215.21,Ey=234.88與附錄L完全相同 ；但是此時(shí)存在第二破裂面，按第二破裂面計(jì)算的第一破裂角27.5，第二破裂角27.5，Ea=337.97,Ex=156.1,Ey=299.8 (此時(shí)Ex 減小了很多）,地基基礎(chǔ)乘以增大系數(shù)的原因,擋土墻高度小于5.0, 增大系數(shù)取1.0，5~8米取1.1，大于8米取1.2；現(xiàn)在通用的土壓力計(jì)算公式，是在土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)下推導(dǎo)出來(lái)的，墻后的填土要達(dá)到主動(dòng)土壓力狀態(tài)，其位移量需要達(dá)到下列量值： 當(dāng)繞頂部轉(zhuǎn)動(dòng)變形時(shí)，為0.02h(h為支擋邊坡的高度） 當(dāng)繞趾端轉(zhuǎn)動(dòng)變形時(shí)，為0.05h 水平移動(dòng)時(shí)，0.01h 對(duì)于高大支擋結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)是不允許產(chǎn)生如此巨大的變形，土體就達(dá)不到出現(xiàn)主動(dòng)土壓力需要的位移值（即達(dá)不到極限平衡），此時(shí)土壓力設(shè)計(jì)值應(yīng)取主動(dòng)土壓力和靜止土壓力之間的某一值，因此在主動(dòng)土壓力的基礎(chǔ)上乘以一個(gè)增大系數(shù) Ea=1/2ψa*γh^2*ka,例:扶壁式擋墻，墻總高12米，立板厚0.35米，墻趾懸挑長(zhǎng)度0.8米，墻踵長(zhǎng)度4.5米，底板厚0.6米（水平），扶肋厚0.4米，間距4米，墻后填土重度18kN/m3，內(nèi)摩擦角35的無(wú)粘性土，填土與墻背的內(nèi)摩擦角17.5，填土頂面與水平方向的夾角為β,計(jì)算土壓力。(不考慮增大系數(shù)） 第一種情況 β=0 填土與墻背內(nèi)摩擦角為17.5，不符合郎金土壓力的條件 首先判斷是否會(huì)出現(xiàn)第二破裂面 經(jīng)計(jì)算第二破裂面臨界破 裂角為27.5度， 假想墻背的傾角=arctan 4.5/12=20.5627.5, 不會(huì)出現(xiàn)第二破裂面，,按附錄L計(jì)算：墻背傾角α=9020.56=69.44 ，此時(shí)墻背與填土間的內(nèi)摩擦角為35而不是17.5，經(jīng)計(jì)算Ka=0.469 Ea=607.45 Ex=607.45cos(20.56+35)=343.5 Ey=607.45sin(20.56+35)=500.98 按楔形體平衡：將以上參數(shù)帶入第一破裂角公式計(jì)算得到第一破裂角為27.95度，以第一破裂面和假象墻背之間的土楔體為研究對(duì)象 楔形體總重 W=1/2*[12*（tan20.56+tan27.95)]*12*18=1174.2kN Ea與豎向夾角=9020.5635=34.44 R與豎向夾角=9027.9535=27.05 R為第一破裂面對(duì)楔形體的反力 1174.4/sin(18034.4427.05)=Ea/sin27.05 Ea=607.8 Ex=607.8cos(20.56+35)=343.7 Ey=607.8sin(20.56+35)=501,以上計(jì)算表明附錄L是建立在第一破裂面基礎(chǔ)上的楔形體平衡推導(dǎo)而得的。 如果不是墻踵和立板的連線做為墻背，而是采用立板做為墻背計(jì)算結(jié)果又如何呢？ 以墻背傾角α=90,墻背與填土內(nèi)摩擦角17.5帶入附錄L Ka=0.246 Ea=318.975 Ex=318.975cos(17.5+0)=304.2 Ey=318.975sin(17.5+0)=95.92 Ea相差 607.5/318.9751=90.5% Ex相差 343.5/304.21=12.9% Ey相差 500.98/95.921=422.3%,以過(guò)墻踵的豎向平面為假想墻背，按郎金土壓力計(jì)算 郎金土壓力的條件是墻背光滑，填土水平，則過(guò)墻踵的豎向假象平面是對(duì)稱平面，該平面上無(wú)剪應(yīng)力，填土與假象墻背的內(nèi)摩擦角為0，破裂面與豎向平面的夾角為 4535/2=27.5 Ka=tan(4535/2)^2=0.271 Ea=Ex=1/2*18*12^2*0.271=351.2 351.2/343.51=2.2% 當(dāng)墻踵板長(zhǎng)度為6米，填土與水平面夾角為20度，其他條件不變求土壓力 =19.2arctan6/12= 26.56會(huì)出 現(xiàn)第二破裂面，應(yīng)按第二破裂面法計(jì)算,以第二破裂面為墻背，按庫(kù)倫公式計(jì)算（帶入附錄L） α= 9019.2=70.8 填土與墻背的摩擦角為35，此時(shí)墻高不再是12米，而是12.588（因?yàn)榈诙屏衙?
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