PDF《第三章 侧压力》

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第三章

第三章 侧压力 侧压力 3-2

第一节 土的侧向压力

一、基本概念 定义:土的侧向压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷 载作用对墙背产生的土压力.

由于土压力是挡土墙的主要外荷载,因此,设计挡土墙时 首先要确定土压力的性质、大小、方向和作用点.土压 力的计算是一个比较复杂的问题.土压力的大小及分布 规律受到墙体可能的移动方向、墙后填土的性质、填土 面的形式、墙的截面刚度和地基的变形等一系列因素的 影响. 3-3

第一节 土的侧向压力 分类:根据挡土墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态, 土压力可分为静止土压力、主动土压力和被动土压力. 3-4

第一节 土的侧向压力

二、基本原理 v 一般土的侧向压力计算采用朗肯土压力理论或库 伦土压力理论,这里以较为普遍的朗肯土压力理 论为例,介绍土体侧向压力的基本原理及计算公 式. v 朗肯通过研究弹性半空间土体在自重作用下,由 于某种原因而处于极限平衡状态时的受力,提出 了土压力计算方法. 3-5

第一节 土的侧向压力 朗肯土压力理论的基本假设如下: (1)对象为弹性半空间土体;

(2)不考虑挡土墙及回填土的施工因素;

(3)挡土墙墙背竖直、光滑,填土面水平,无超载. 根据这些假设,墙背与填土之间无摩擦力,因而 无剪应力,即墙背为主应力面. 3-6

第一节 土的侧向压力 1. 弹性静止状态

2 3-7 3-8

第一节 土的侧向压力 2.塑性主动状态 3-9

第一节 土的侧向压力 3.塑性被动状态 3-10 式中: K0 ――静止土压力系数;

?' ――土的有效内摩擦角;

γ ――墙后填土的重度,地下水 位,采用有效重度 (kN/m3).

第一节 土的侧向压力

三、土压力的计算 1.静止土压力 z K K z x γ σ σ σ

0 0

0 = = =

0 1 sin ' K ? = ?

2 0

0 1

2 E H K γ = 3-11

第一节 土的侧向压力 2.主动土压力 主动土压力的计算(强度)示意图 3-12 粘性土(右图示): 无粘性土(左图示):

第一节 土的侧向压力 a a zK γ σ = a a a K c zK

2 ? = γ σ

2 tan

45 2 a K ? ? ? = ? ? ? ? ? o

2 1

2 a a E H K γ =

2 2

1 2

2 2 a a a c E H K cH K γ γ = ? + 式中 Ka ――主动土压力系数;

c ――填土的粘聚力(kPa).

0 2 a c z K γ =

3 3-13

第一节 土的侧向压力 3.被动土压力 被动土压力的计算(强度)示意图 3-14 粘性土(右图示): 无粘性土(左图示):

第一节 土的侧向压力 p p zK σ γ =

2 p p p zK c K σ γ = +

2 tan

45 2 p K ? ? ? = + ? ? ? ? o

2 1

2 p p E H K γ =

2 1

2 2 p p p E H K cH K γ = + 式中Kp ――主动土压力系数;

c ――填土的粘聚力(kPa). 3-15

第一节 土的侧向压力

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

0 1

2 3

4 5 K0 ? ( ) Ka ? ( ) Kp ? ( ) ? 3-16

第一节 土的侧向压力 3-17

第二节

第二节 水压力及流水压力 水压力及流水压力

一、静水压力 定义:静止的液体对其接触 面产生的压力. 特点:静水压力总是作用在 结构物表面的法线方向 计算:pA = p0 +γhA 水压力垂直分布 3-18

第二节

第二节 水压力及流水压力 水压力及流水压力 l 其它几种水压力在结构物上的分布模式

4 3-19

第二节

第二节 水压力及流水压力 水压力及流水压力

二、动水压力 v 当水流过结构物表面时,会对结构物产生切应力和正应 力. ? 切应力只有在水高速流动时,才表现出来. ? 正应力 = 静水压力 + 动水压力 p p p = + 动静'pppp=++动动静3-20 式中 :时段平均动压力(Pa) :脉动压力(Pa) 式中 Cp ――压力系数;

δ ――脉动系数;

ρ ――水的密度(kg/m3);

v ――水的平均流速(m/s).

第二节

第二节 水压力及流水压力 水压力及流水压力 ' p动 p动

2 2 p v p C ρ = 动22'vpdδρ =

2 2 v p δρ ′ = 动3-21

第三节

第三节 波浪荷载 波浪荷载

一、波浪的性质 ü 成波原因:风、潮汐 ü 波浪特性:波长λ、周期τ、波幅h ―― 波浪参数 3-22

第三节

第三节 波浪荷载 波浪荷载 ü 影响波浪特性的主要因素有: 风速v;

风的持续时间t;

水深H和吹程D.

二、波浪荷载的计算 注:L ――构筑物水平轴线长度;

λ ――波浪波长. 0.2Ll,波长 运动不受库底约束. 浅水波――坝前水深小于半波长而大于临界水 深H0,即Ll>H>H0,这时波浪运动受库底影响. 破碎波――坝前水深小于临界水深, HLl,分布见图,用下式 计算

2 0 (

2 )

2 2 l l l l i L h h L L P γ γ + + 两个三角形面积差 ) *( *(补充材料 补充材料) )波浪水压力计算 波浪水压力计算( (续续) ) 浅水波情况,如图所示,H0