地基的应力和沉降课件.ppt

1、概概 述述 挡土墙上的土压力挡土墙上的土压力 朗肯土压力理论朗肯土压力理论 库伦土压力理论库伦土压力理论 挡土墙设计挡土墙设计 地基破坏型式和地基承载力地基破坏型式和地基承载力 浅基础的地基临塑荷载浅基础的地基临塑荷载 浅基础的地基极限承载力浅基础的地基极限承载力 土坡和地基的稳定性分析土坡和地基的稳定性分析第四章第四章 地基的应力和沉降地基的应力和沉降.土压力：挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力p 挡土墙是防止土体坍塌的构筑物在房屋建筑水利工程铁路工程以及桥梁中得到广泛应用支撑土坡的挡土墙堤岸挡土墙地下室侧墙拱桥桥台.环球金融中心地下连续墙.上海南站南广场.闵行商贸.土压力

2、主动土压力Ea:被动土压力Ep:静止土压力E0:挡土墙上的土压力当挡土墙静止不动土体处于弹性平衡状态时土对墙的压力当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极极限平衡状态限平衡状态时，作用在墙上的土压力当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平极限平衡状态衡状态时，作用在挡土墙上的土压力.挡土墙模型实验原型观测和理论研究表明：在相同条件下，主动土压力小于静止土压力而静止土压力又小于被动土压力。0apEEEzK00土的侧压力系数或静止土压力系数墙后填土重度，kN/m30K02021KHE.朗肯土压力理论朗肯土压力理论朗肯土压力理论是根据半空间体的应力状态半空间体的应力状态和土的极限平衡理论极限平衡理论得出

3、的土压力计算理论。朗肯将上述原理应用于挡土墙土压力计算时假设墙背直立、光滑墙背直立、光滑墙后填土面水平墙后填土面水平。这时，墙背与填土界面上的剪应力为零。不改变右边土体中的应力状态。当挡土墙的变位符合上述主动或被动极限平衡条件时，作用在挡土墙墙背上的土压力即为朗肯主动土压力或朗肯被动土压力。.主动土压力计算主动土压力计算主动土压力系数.无粘性土主动土压力无粘性土主动土压力.被动土压力系数.【例】有一挡土墙，高5m，墙背直立、光滑，填土面水平。填土的物理力学性质如下：试求主动土压力及其作用点，并绘出主动土压力分布图。、，3o18kN/m2010kPac解：在墙底处的主动土压力强度为245tan2

4、245tanoo2cHakPa1.3022045tan10222045tan518oooo2主动土压力2oo22245tan2245tan21ccHEakN/m4.511810222045tan510222045tan518212oooo22.临界深度m59.122045tan181022oooaKcz主动土压力Ea作用在离墙底的距离为：m14.1359.153o zH主动土压力分布图.下次上课.【例】挡土墙如图所示，求墙所受到的主动土压力，并绘出土压力分布图。解：先将均布荷载换算成第一层土的当量土重 m5.22050qh2130202.5tan(45)16.67(2aaahKkP）22130

5、)20(2 2.5)tan(45)30(2aaah h KkP（）.在地下水位以下，=26，所以123126)20(22.5)tan(45)35.14(2aaahh KkP（）2422610 10 tan(45)39.05()2aaah KkPa1211E(ADBI)(BECG)220.5(16.6730)20.5(35.14 239.05)10593.32(/)hhkN m 主动土压力：BCDEAFGI.【例】求下图所示挡土墙的静止土压力E0、主动土压力Ea和被动土压力Ep。解：先将均布荷载换算成第一层土的当量土重)(55.018101mqh计算第二层土时，将第一层土与均布荷载换算成与第二层

6、土相同的当量土重，其当量土层的厚度:)(28.35.1918)355.0()(2111mhhh.1.求静止土压力11018 0.55(1 sin20)6.58()aahKkP2110()18(0.553)(1 sin20)42.11()aahh KkP321019.5 3.28(1 sin28)33.93()aah KkP42120()19.5(3.283)(1 sin28)64.97()aahh KkP静止土压力:01211()()0.5(6.5842.11)3220.5(33.9364.97)3221.38(/)EAFBD hBGCE hkN m.2.求主动土压力 12120AF18 0.

7、55 tan(45)4.90()2aahKkP121120BD()18(0.553)tan(45)31.38()2aahh KkP222128BG19.5 3.28 tan(45)23.09()2aah KkP2221228()19.5(3.283)tan(45)44.21()2aaCEhh KkP主动土压力 1211()()0.5(4.931.38)3220.5(23.0944.21)3155.37(/)aEAFBD hBGCE hkN m.3.求被动土压力 12120AF18 0.55 tan(45)20.19()2pahKkP121120BD()18(0.553)tan(45)130.3

8、3()2pahh KkP222128BG19.5 3.28 tan(45)177.16()2pah KkP2221228CE()19.5(3.283)tan(45)339.19()2pahh KkP被动土压力1211()()0.5(20.19 130.33)3220.5(177.16339.19)31000.31(/)pEAFBD hBGCE hkN m.库伦土压力理论.【例】挡土墙如图所示，墙与土之间的摩擦角 为2/3，求作用在墙上的主动土压力和它的垂直和水平分力。解：=12，2.5 1.5tan0.25所以=11.31，=30 203032其垂直分力=Eacos(90)=98.60sin(

9、11.31+20)=51.24(kN/m)其水平分力=Ea)90sin(=98.6cos(11.31+20)=84.24(kN/m)查表得Ka=0.464，所以主动土压力2117 52 0.46498.60(/)22aaEH KkN m.【例】用库仑理论计算挡土墙的主动土压力，绘出土压力分布，标明合力的方向及作用点。解：由 40,10,10,10查 表 得 0.307aK（1）求填土表面均布荷载引起的土压力增量：coscos1080 10 0.307241.87cos()cos(1010)aaaEqHKkP（2）求没有荷载作用时的总土压力：221116 100.307245.622aaaEH

10、KkP.（3）求总土压力 aaaakPEEE48.48787.2416.245（4）求合力的作用点 设的作用点 距A点的垂直距离为 ，aEx)(85.523mBDACBDACHx.挡土墙设计挡土墙的类型重力式挡土墙重力式挡土墙悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙.挡土墙的计算稳定性验算，包括抗倾覆和抗滑移稳定验算；地基的承载力验算；墙身强度验算。.倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数.滑动稳定性验算3.1tatannsGEEGK抗滑安全系数抗滑安全系数.重力式挡土墙的体型选择和构造措施墙背的倾斜型式墙背的倾斜型式墙面坡度的选择墙面坡度的选择基底逆坡坡度基底逆坡坡度墙趾台阶和墙顶宽度墙趾台阶

11、和墙顶宽度排水措施排水措施填土质量要求填土质量要求.地基破坏型式和地基承载力整体剪切破坏局部剪切破坏冲剪破坏.abABCosppcrpu压力沉降关系曲线临塑荷载地基极限承载力.浅基础的地基临塑荷载地表作用一条形荷载0001sinp0003sinp.基础具有一定埋置深度zddp00001sinzddp00003sin.dcdpz0000tansinsin塑性区边界方程dcdpz00maxtan2cot塑性区最大深度.0maxzdcdpcr002cotcot临塑荷载bz41max01041cot4cot2dcbpd 临塑荷载偏于安全.浅基础的地基极限承载力普朗德尔极限承载力理论cucNp 极限承载

12、力:1245tantanexpcot2cN其中.有埋置深度dqcuqNcNp极限承载力:245tantanexp2qN其中cot1qcNN.太沙基承载力理论000c理论的滑动面简化的滑动面2cospuEpb24cospENb令12upbN.000c0q000c0q000c0q12ucqpcNqNbN局部剪切破坏：cc32tan32arctan2132ucqpcNqNbN.边长为b的正方形基础:bNqNcNpqcu4.02.10直径为b的圆形基础:bNqNcNpqcu6.02.10地基容许承载力地基容许承载力安全系数K（23）.魏锡克极限承载力公式bNqNcNpqcu21245tantanexp

13、o2qN其中cot1qcNNtan12qNN在普朗德尔理论基础上，考虑了土自重，得到条形基础在中心荷载作用下的极限承载力基本公式：.基础形状的影响方形和圆形基础：SbNSqNScNpqqccu21矩形基础：11tan1 0.4qccqNbSl NbSlbSl 圆形和方形基础：11tan0.60qccqNSNSS .偏心和倾斜荷载的影响iSbNiSqNiScNpqqqcccu21荷载倾斜因数、式中iiiqc 基础两侧覆盖层抗剪强度的影响diSbNdiSqNdiScNpqqqqccccu21基础埋深修正因数、式中dddqc.土坡和地基的稳定性分析.地基稳定性分析2121otan180RTTGNNcK滑动力矩抗滑力矩挡土墙连同地基一起滑动.硬土层中的非圆弧滑动面tancosfWcllsinfsWPlPFap抗滑安全系数.