朗肯土压力(3)

2019-04-16 20:28

土压力的值,低估了被动土压力的值(分别低于了屈服荷载的边界),或者在准确的主动被动土压力之内。

例题6.1

(a)计算高5m的挡土墙受到的总的主动土压力,挡土墙内的保留土是重度为17KN/m3土的内摩擦角υ=35°的沙土,沙土面水平,水位线在墙体之下。(b)如果水位线上升至沙面下2m确定挡土墙上的主动土压力。饱和土体的重度为20kn/m3

(b)如图6.6所示土压力和静水压力在挡土墙的分布,作用于距

离墙底距离3m的位置。主动土压力组成为:

例题6.2

土体相邻的板桩墙如图6.7所示,一个均布附加荷载50KN/m2施加在墙后的土体上,水位线之上的抗剪强度参数为C’=0,υ=38°,重度18KN/m3,在水位线下的土体2,是饱和的黏土层,主动土压力分布在图中挡墙的后面,被动土压力分布在图中挡墙的前面。对于土(1)来说

对于土(2)来说

土1的土压力计算ka=0.24,kp=4.17和γ=18KN/m3,土1可以视为(18*6)的均布荷载作用于土2上,土2的土压力计算ka=0.36,kp=2.78和γ’=(20-9.8)KN/m3=10.2KN/m3(详情见表6.1)主动土压力和被动土压力分布如图6.7,再加上在水位线下的静水压力。 倾斜土面

朗肯理论将被运用在土面于水平始终呈β角的情况下,假设主动土压力和被动土压力在与倾斜面平行的方向。在半无限土体中,认为在深度为z处土体是保持竖直边竖直与水平夹角β的棱形单元体。在单元体上作用竖直的压力和往适当方向倾斜β的主动土压力或被动土压力。如图6.8(a)所示,由于这些力不再是一般情况下的各自的方向(存在剪切趋势),不再是主应力。

在朗肯主动状态下,在深度z的竖向应力,是与水平倾斜夹角β的方向垂直的到z的距离的竖向应力:

σz=γzcosβ

并且在应力图中用OA表示(图6.8(b)),如果土体向外膨胀产生足够大的位移以至于达到塑性极限平衡的状态时,在莫尔圆上表示单元体的压力必然通过A点(这样就导致圆上的一部分位于OA分另一边)并且已经超过了土的破坏范围包线。

主动土压力Pa在图中表示为OB(在数值上与OB’相等),当c=0时,根据图中可以推导pa与σz的关系,得到主动土压力系数:

现在

因此

于是主动土压力运动方向平行于倾斜面,主动土压力为: Pa=Kaγzcosβ(6.9)

并且作用于高H的竖直墙面上的总压力为 Pa=KaγH2zcosβ(6.10)

21

在朗肯被动土压力状态下,竖直压力σz在途中表示为OB’,在莫尔圆上表示由于土体压缩导致单元体的压力达到塑性极限平衡,必然通过点B’(这样就导致圆上的一部分位于OB’分另一边),并且已经超过了土的破坏范围包线。被动土压力Pp在图中表示为OA’(在数值上和OA相等)且当c=0是被动土压力系数(等于Pp/σz)表示为:

(6.11)

被动土压力运动方向平行于倾斜面,主动土压力为: Pp=Kpγzcosβ(6.12)

并且作用于高H的竖直墙面上的总压力为 Pp=KpγH2zcosβ(6.13)

21

主动土压力和被动土压力的压力单元体,被直观的从图6.8(b)

中表现出来,以上的公式仅在抗剪强度指标c为零时才可以使用当c


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