静止土压力

更新时间:2022-08-25 14:14

静止土压力,土木工程术语,挡土墙的刚度很大,在土压力作用下不产生移动或转动,墙后土体处于静止状态,此时作用在墙背上的土压力称为静止土压力。静止土压力在岩土工程中广泛应用, 通常地下室外墙、岩基上挡土墙、拱座、船闸边墙等结构皆按承受静止土压力设计。此外,由于设计时出于安全考虑,挡土墙往往刚度较大,对土体变形限制较大,作用于挡土墙上的压力高于主动土压力,接近于静止土压力。

土压力系数

定义

静止土压力系数是岩土工程领域中一个至关重要的参数,是确定水平场地的应力状态和计算静止土压力的基础。但对静止土压力系数的研究还不够。对自然堆积而成处于临界状态的砂堆内应力状态进行分析,推导出自然固结土的静止土压力系数的理论表达式,并与砂性土静止土压力系数表达式 k0 =0.95-sinψ和黏性土静止土压力系数表达式 k0=1-sinψ进行对比结果表明,静止土压力公式砂性土公式十分吻合,粘性土公式存在一定偏差。文中给出的静止土压力系数公式和推导,较为科学合理地阐述了常用静止土压力系数的由来,有效弥补了当前这块研究的空白,为静止土压力系数的室内、现场试验和经验公式的推导提供了理论支撑,起到了一定的推进作用。

计算

设斜墙墙背倾斜角为α,其后是重度为γ的半无限土体,土体表面倾斜角为 β,在距土体表面深度 z 处紧靠墙背取三角形单元体 abc,顶面 ab 与土体表面平行,侧面 bc 为竖直面,斜截面 ac 平行于墙背。沿 ab 水平投影方向上取单位长度则ab=1。设单元体顶面 ab 沿斜向上单位1/cosβ。长度的荷载为p,正应力为σβ及剪应力为τβ,其值分别为:

p = γzcosβ

σβ =γzcos2β

τ =γzsinβcosβ

并交圆C于点V的直线PV,则OV为竖直面的应力,因OV线(亦即下β线)与β线对称,所以 ,bc面上的应力倾斜角β0=β。过点P作与PV成墙背倾斜角α并交圆C于点U,则OU为△abc 斜截面bc(亦即墙背方向)的应力。连接OU线成βq 线,βq线与σ轴的夹角βq即为斜截面上的应力倾斜角,也即作用于墙背上的土压力倾斜角。由上可知,点U是βq线与线PU的交点,同时又是与应力圆的C的交点。OV、OU及βq均与应力圆的参数( 圆心位置及半径)有关,圆心Oc是任意设定的,对于准静土压力,要求圆心位置应满足墙背后土体不产生线应变的要求。

几种土压力的区别

1、静止土压力挡土墙的刚度很大,在土压力作用下不产生移动或转动,墙后土体处于静止状态,此时作用在墙背上的土压力称为静止土压力。例如地下室外墙受到的土压力。当挡土墙在土压力作用下,不产生任何位移或转动,墙后土体处于弹性平衡状态,此时墙背所受的土压力称为静止土压力。

2、挡土墙向外(或向前)移动,使墙后土体的应力状态达到主动极限平衡状态时,填土作用在墙背的土压力。挡土墙向背离填土方向移动的适当距离,使墙后土中的应力状态达到主动极限平衡状态时,墙背所受到的土压力。称为主动土压力

3、被动土压力当挡土墙在外力作用下,向填土一侧移动,这时作用在墙上的土压力将由静止土压力逐渐增大,当墙后土体达到极限平衡,土体开始崩裂,出现连续滑动面墙后土体向上挤出隆起这时土压力达到最大值。称为被动土压力

挡土墙上的土压力按照墙的位移情况可分为静止、主动和被动三种。

静止土压力是指挡土墙不发生任何方向的位移,墙后土体施于墙背上的土压力;

主动土压力是指挡土墙在墙后土体作用下向前发生移动,致使墙后填土的应力达到极限平衡状态时,墙后土体施于墙背上的土压力;

被动土压力是指挡土墙在某种外力作用下向后发生移动而推挤填土,致使墙后土体的应力达到极限平衡状态时,填土施于墙背上的土压力。

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