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1 城市轨道交通 结构设计与施工 Structural Design and Construction in Urban Mass Transit 城市轨道与铁道工程系 周顺华 宫全美
2 本节主讲 宫全美 办 公 室 交通学院663 联系电话 电子邮箱 同济大学 城市轨道与铁道工程系 宫全美
3 第五章 明挖法结构设计 第三节基坑工程中的土压力计算
4 土压力类型 经典土压力理论 基坑工程中的土压力计算方法 土压力特点与分布规律
5 一 土压力类型
6 土压力的类型 三种不同极限状态的土压力 土压力与位移的关系
7 土压力与位移的关系 欧洲岩土设计规范 Eurocode7(BSEN1997-1:2004) 加拿大基础工程手册 (1985)
8 二 经典土压力理论
9 经典土压力理论 假定 挡土结构视为刚性体 土体是理想刚塑性体 服从 Mohr Coulomb 的强度理论 朗肯 库仑理论 土体达到极限平衡状态 Rankine 理论在理论上较严谨, 但只考虑比较简单的边界条件, 在应用上受到了很大的限制 Coulomb 理论能适用于各种复杂的边界条件, 而且在一定范围内能得到比较满意的解答, 因此应用较广 Rankine 的假定? Coulomb 理论的假定?
10 经典土压力理论 静止土压力 左图表示半无限土体中 Z 深度一点的压应力状态, 已知该土体的水平面和竖直面都是主应力面, 所以, 作用于该土单元的竖向主应力就是土的 自重应力 σ v =γ.z 水平应力 σ h =K 0.σ v 关键是静止土压力系数 K 0 的确定, 其值与土的性质和应力历史有关, 可根据 试验测定或按经验公式估算 ( 室内 K 0 试验 现场旁压试验 ), 一般情况下 : 砂土 K 0 = 0.35 ~ 0.50 粘性土 K 0 = 0.5 ~ 0. 7
11 经典土压力理论 静止土压力 K 0 = 1 sin 对于无粘性土和正常固结粘土 ϕ 式中,φ 为土的有效内摩擦角 ; 对于粘性土 淤泥质粘土可将 1 取为 0.95 降水对侧土压力系数的影响 : 基坑降水使土体固结, 内摩擦角提高为原来 的 1.1~1.3 倍, 侧土压力系数适当调整
12 经典土压力理论 朗肯土压力 英国学者朗肯于 1857 年提出的计算理论是研究自重压力作用下半无限土体内各点的应力从弹性平衡状态发展为极限平衡状态的条件, 据以求土压力 主动土压力 朗肯主动土压力 ( 主动破坏状态 ) 的破裂面? 跟第一主应力的作用面? 计算公式?
13 经典土压力理论 朗肯土压力 被动土压力 计算公式?
14 经典土压力理论 朗肯土压力 朗肯理论的优点及缺点优点 : 概念明确, 公式简单, 易于记忆 ; 缺点 : 为使墙后应力状态符合半空间的应力状态而做的假设, 使计算范围受到限制, 计算结果与实际有出入 ;
15 经典土压力理论 库仑土压力 1776 年法国学者库仑根据墙后土楔体处于极限平衡状态时的力系平衡条件, 提出了与朗肯理论不同的分析方法, 可适用于不同形式的填土表面和不同粗糙度的墙背条件 库仑理论假设墙后土楔体处于极限平衡状态时滑动面为平面滑动土楔体为刚体墙后填土为无粘性土在 AB 和 BC 滑动面上抗剪强度均已充分发挥得到的是总的土压力值 墙后地面为任意平面时库仑主动土压力计算图
16 经典土压力理论 库仑土压力 由式可知, 当参数 γ φ δ α i 为定值时,E a 是 θ 的函数, 可随破裂面不同而变化 故在式中, 将 E a 对 θ 求导, 并令 de a = 0 则可导得 dθ : λ a = cos 2 cos α cos( δ α)[1 + 2 ( ϕ + α) sin( ϕ + δ )sin( ϕ i) ] cos( δ α)cos( α + i) 2 式中 λ a 库仑主动土压力系数
17 经典土压力理论 库仑土压力 粘性土土压力计算 在工程实践中, 根据就地取材的原则, 挡土墙墙后填料均或多或少地具有粘性, 此时应考虑粘聚力的存在对土压力的影响 换算内摩擦角 1 把粘性土的内摩擦角 φ 值增大 5 ~10, 作为综合内摩擦角 φ 0, 因此, 当墙高 H 6m 时, 一般取综合内摩擦角值为 35 ~40, 当墙高 H>6m 时, 取综合内摩擦角值为 30 ~35 也可按经验规定粘聚力每增加 0.1MPa, 相当于增加内摩擦角 3 ~7 2 根据土的抗剪强度相等的原理, 计算综合内摩擦角 φ 0 ϕ = tan 1 tanϕ + c rh 0 式中,r 为填料的容重 (kn/m 3 );φ 为试验测定的土的内摩擦角 ;c 为试验测定的土的粘聚力 (kpa);h 为挡土墙的高度 (m)
18 经典土压力理论 经典土压力的缺点 1) 要求土体变形达到极限状态的临界条件, 无法计算不同变形情况下的土压力 ( 工程中不允许达到破坏, 施工中环境保护要求等 ) 2) 没有考虑挡墙的变位方式及模式对土压力的影响 ( 挡土结构绕墙趾转动 平移 绕墙顶转动和绕墙中部转动时, 主动土压力分布形式不同, 大小也不同, 不是直线分布 )
19 三 基坑中的土压力计算方法
20 基坑工程中的土压力计算方法 作用于基坑围护结构上的主要荷载 主动? 被动? 土压力的影响因素?
21 基坑工程中的土压力计算方法 水土分算与合算 (a) 水土分算 (b) 水土合算 Q: 哪种方法算出的压力值大一些?
22 基坑工程中的土压力计算方法 水土分算水土分算原则, 即分别计算土压力和水压力, 两者之和即总的侧压力, 适用于土孔隙中存在自由的重力水的情况或土的渗透性较好的情况, 一般适用于砂土 粉性土和粉质粘土 水土合算 适用于渗透性较差的黏性土
23 基坑工程中的土压力计算方法 有渗流时的水压力计算应考虑地下水是否有稳定渗流的情况无渗流时水压力按静水压力计算什么情况下会产生渗流? 渗流对土产生的力是什么? 如何计算? 围护结构入不透水层? Q: 压力增加还是减小?
24 基坑工程中的土压力计算方法 有渗流时的水压力计算 本特. 汉森法 ( 修正法 ) 主动侧的近似水力坡降 : 0.7 hw i a取似 = 水力 h + h h w 1 w 1 w 2 坑内水位处 : p w 1 = i γ h a w w 连续墙底处 :
25 基坑工程中的土压力计算方法 有渗流时的水压力计算 被动侧土压力增加 内被动区的近似水力坡降, i p = h w h + h w w 1 h w 2 围护墙底端 :
26 基坑工程中的土压力计算方法 考虑地面超载作用 局部均布超载作用下的 Rankine 土压力 Q: 无限均布超载? 地表局部均布荷载作用下的土压力 p H 2q = ( β π sin β cos 2α ) p H 附加侧向土压力 ( kpa) q 地表局部均布荷载 ( kpa)
27 基坑工程中的土压力计算方法 相邻条形基础荷载作用 QL 0.203n 当 m 0.4 ph = 2 2 H ( n ) 2 m L 0.4 ph = 2 πh s ( m n ) 当 > s 4Q m n Q L 相邻基础底面处的线均布荷载 ( kn / m ) m n 分别为 a / H s Z/Hs的比值 ; H s 相邻基础底面以下的围护墙体高度
28 基坑工程中的土压力计算方法 非极限状态的土压力计算 当对沉降有严格限制的建筑物或地下管线位于 Ⅰ 区范围时 被动侧 : 被动土压力系数乘以一折减系数 X p = 2 [ ( S / S ) ( S / S ) ] a p a p C p S a 被动土压力折减系数 容许的位移值 上海市标准 基坑工程设计规程 中的计算方法 S p 被动极限时的位移值, 取 ( )h o
29 四 土压力特点和分布规律
30 基坑开挖支护中的土压力特点与分布规律 基坑开挖土压力发展阶段 土压力的大小和分布不仅与土体性质有关, 还与支护结构的形式和刚度 基坑内土体开挖次序 基坑形状等有密切关系, 是一个动态过程
31 基坑开挖支护中的土压力特点与分布规律 土压力计算图示 三角形分布模式 : (a) 无支撑围护 ( 下端固定 ) (b) 单道顶撑围护 ( 下端固定 ) (a) 墙体的变位为绕墙底端或绕墙底端以下某一点转动, 即墙顶端位移大 底端位移小 ; (b) 围护体在顶端弹性有支承并埋置较深, 相当于下端固定的情况, 变形与简支梁相近, 主动土压力仍可近似按三角形分布模式
32 基坑开挖支护中的土压力特点与分布规律 三角形加矩形分布模式 : (c) 单道顶撑固定 (d) 多支撑围护 (c) 围护体虽在顶端有弹性支承但因其埋深较浅, 下端水平位移较大 ; (d) 多支撑或多锚围护体接近于平行移动 上述两种情况下的土压力分布可以简化为主动土压力在基坑开挖面以上随深度的增加成线性增大分布, 在开挖面以下为常量分布的三角形加矩形组合分布模式
33 思考题
34
35 QUSTION AND DISCUSSION
36 谢谢!
第八章土力学廖红建.ppt
土力学 ( 第 版 ) 电子课件 廖红建 简 介 fl 本电子课件为高等教育出版社土木工程系列教材 土力学土力学 第 版 ( 赵树德 廖红建主编 ) 的配套课件 基于作者长期主讲 土力学土力学 的电子教案编制而成 限于编者水平, 难免存在不妥之处, 恳请大家批评指正 fl 土力学土力学 第 版经修订共有 0 章内容, 其中 -8 章是土力学的核心部分,9-0, 章为选学内容 故本课件以 -8 章的主要教学内容作为电子教案,
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第六章 挡土墙上的土压力 在房屋建筑 水利 铁路以及公路和桥梁工程中, 为防止土体坍塌给工程造成危害, 通常需要设计相应的构筑物支挡土体, 这种构筑物称之为挡土墙, 挡土墙的结构型式可分为重力式 悬臂式和扶壁式等, 通常用块石 砖 素混凝土及钢筋混凝土等材料建成, 如图 6. 为最常见块石砌筑的重力式挡土墙照片, 图 6. 为工程中常见的几种挡土墙应用实例, 分别为支撑建筑周围填土的挡土墙 地下室侧墙
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Chapter 7 Lateral Earth Pressure: At rest, Rankine and Coulomb TONG Lihong 华东交通大学土木建筑学院 岩土工程研究所 土 土压力 Earth pressure 土压力 Earth pressure 挡土墙 Retaining wall 2 Chapter 7 Lateral Earth Pressure: At rest, Rankine
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点 ( ) A 任一平面上的剪应力都小于土的抗剪强度 B 某一平面上的剪应力超过了土的抗剪强度 C 在相切点所代表的平面上, 剪应力正好等于抗剪强度 D 在最大剪应力作用面上, 剪应力正好等于抗剪强度 11 在饱和土的排水固结过程中, 若外载荷不变, 则随着土中孔隙水压力 u 的减小 ( ) ' A
河北建筑工程学院 二 一六年硕士研究生入学考试试题 考试科目代码 90 考试科目名称土力学 所有答案必须写在答题纸上, 做在试卷或草稿纸上无效 一 填空题 ( 每空 3 分, 共 30 分 ) 1 压缩系数越大, 土的压缩性越, 压缩模量越大, 土的压缩性越 土体由于渗流力的作用, 使土体颗粒流失或局部土体产生移动而发生渗透破 坏的两种表现形式为和 3 某土体的先期固结压力大于现有覆盖土重压力, 则该土体属于固结土
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《分析化学辞典》_数据处理条目_1.DOC
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第一章 绪 论
第 6 章土的抗剪强度 Chapter 6 Shear strength of soils 6.1 概述 6.1 Introduction 土体的破坏形式 剪切破坏 ( 图 6-1) Failure Mode of Soils-Shear Failure 土的抗剪强度 Shear Strength of Soils 土体破坏时其破坏面上能够承受的最大剪应力 (a) 挡土墙滑动 (b) 土坝坝坡滑动
38 岩土力学 年 后土体仍处于弹性状态 当墙后填土为黏性土时, 过去通常假定地面出现垂直向下且深度相等的张拉 裂缝, 如图 虚线所示,Terzgi [4] 给出了该裂缝深 度 z 的传统计算公式 : 等的 z c q tn 4 (3) 显然, 经典朗肯主动土压力的 总是相 法求解, 故工程应用不够
![38 岩土力学 年 后土体仍处于弹性状态 当墙后填土为黏性土时, 过去通常假定地面出现垂直向下且深度相等的张拉 裂缝, 如图 虚线所示,Terzgi [4] 给出了该裂缝深 度 z 的传统计算公式 : 等的 z c q tn 4 (3) 显然, 经典朗肯主动土压力的 总是相 法求解, 故工程应用不够](/thumbs/92/108948040.jpg "38 岩土力学 年 后土体仍处于弹性状态 当墙后填土为黏性土时, 过去通常假定地面出现垂直向下且深度相等的张拉 裂缝, 如图 虚线所示,Terzgi [4] 给出了该裂缝深 度 z 的传统计算公式 : 等的 z c q tn 4 (3) 显然, 经典朗肯主动土压力的 总是相 法求解, 故工程应用不够")
第 3 卷第 期岩土力学 Vol.3 No. 年 月 Rock nd Soil Mecnics Oct. 文章编号 :-7598 () -379-5 挡土墙主动土压力塑性临界深度的解析解 彭明祥 ( 广东省电力设计研究院, 广州 5663) 摘要 : 墙后塑性区的临界深度问题一直没有得到很好解决, 传统计算公式仅适用于一些特殊情况 基于极限平衡理论, 视墙后填土为服从 Mor-Coulomb 屈服准则的理想弹塑性材料,
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初 啼 八 集 2006 至 2007 年 度 出 地 版 : 伯 特 利 中 學 址 : 元 朗 錦 繡 花 園 F 段 第 四 街 11 號 電 話 :2471 2622 傳 真 :2471 5171 製 作 : 同 理 心 創 念 有 限 公 司 出 版 日 期 :2007 年 7 月 序 初 啼, 是 由 本 校 中 文 科 和 活 力 組 合 辦 的 文 集, 提 供 給 學 生 發 表
x y 7 xy = 1 b c a b = x x = 1. 1 x + 17 + x 15 = 16 x + 17 x 15 + 17 15 x + 17 - x 15 = (x x ) ( ). x + 17 + x 15 x + y + 9 x + 4 y = 10 x + 9 y + 4 = 4xy. 9 4 ( x + ) + ( y + ) = 10 x y 9 ( x + )( ).
u -, θ = 0, k gu = 2 ln E v, v -, θ = π 2, k gv = dθ 2 E. 2. r(u, v) = {a cos u cos v, a cos u sin v, a sin u} k g = sin u dv, θ. E = a 2, F = 0, = a
202.. : r = r(u, v) u v, dv = 0, = 0, = ; E dv =. ( k gu = Γ 2 k gv = Γ 22 ( dv ) 3 E F E F 2 = Γ 2 2 E E, ) 3 E F 2 = Γ 22 E F 2., F = 0 E F k gu = Γ 2 2 E E = 2EF u EE v + F E u E F 2 2(E F 2 ) E E =
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第 期 陈国舟等 考虑空间拱效应的筒形墙体主动土压力 筒形挡土墙由于其良好的受力和变形特性在矿井井筒 圆形基坑等地下工程中得到广泛应用 确定作用在筒形挡土墙上的土压力大小是筒形墙体设计的关键 目前对筒形挡土墙土压力的确定主要采用平面挡土墙理论或者经验公式 朗肯和库伦平面土压力理论由于简单易理解得到广
年 月 第 卷 第 期! "" 考虑空间拱效应的筒形墙体主动土压力 陈国舟 周国庆 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室 江苏徐州 河南省城乡规划设计研究总院有限公司 河南郑州 " 摘要 以围土为均质无黏性土的筒形挡土墙为研究对象 假定达到主动极限状态时筒形墙体周围土体形成直线型滑移面 取滑移面水平微分单元作为分析单元 考虑墙体与滑移面间形成竖向土拱和环向拱效应 根据水平微分单元的竖直向和径向的受力平衡条件
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354 2014 36 f1 d (t) = P (t) mü 1 (t) c u 1 (t) f2 d (t) = mü 2 (t) c u 2 (t) 4 (1) (2) (3) (4) 1 ( )( 2 ). 1996 2 ( )( 5 ). 2010 3 ( )( 2 ). 2004 4 2007 5 Chopra AK. Dynamics of Structures: Theory and
(r s) {φ r1, φ r2,, φ rn } {φ s1, φ s2,, φ sn } u r (t) u s (t). F st ι u st u st k 1 ι φ i q st i (6) r β u r β u r u r(t) max u st r φ
3 351 1) 2) ( 100083)... TU311.3 doi 10.6052/1000-0879-13-151 A. [1-3]. 180.. [4]..... 2013 04 18 1 2013 05 23. 1 N mü(t) + c u(t) + ku(t) ι sin θt (1) m, c k N N m u(t) u(t) ü(t) N ι N θ. (ω i, φ i ).
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边坡稳定分析的极限平衡法，是土力学中的一个经典的领域
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Β Χ + Δ Ε /4 10 ) > : > 8 / 332 > 2 / 4 + Φ + Γ 0 4 Η / 8 / 332 / 2 / 4 + # + Ι + ϑ /) 5 >8 /3 2>2 / 4 + ( )( + 8 ; 8 / 8. 8 :
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1 02 04 08 14 20 27 31 35 40 43 51 57 60 07 26 30 39 50 56 65 65 67 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 ω ρ ε 23 λ ω < 1 ω < 1 ω > 0 24 25 26 27 28 29 30 31 ρ 1 ρ σ b a x x i +3 x i
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8 8 Β Β : ; Χ; ; ; 8 : && Δ Ε 3 4Φ 3 4Φ Ε Δ Ε > Β & Γ 3 Γ 3 Ε3Δ 3 3 3? Ε Δ Δ Δ Δ > Δ # Χ 3 Η Ι Ι ϑ 3 Γ 6! # # % % # ( % ( ) + ( # ( %, & ( #,.
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第 期刘杰等 : 平移模式下挡墙塑性临界深度极限分析 49 c tan 4 () 塑性临界深度即墙 - 土界面裂缝深度或开裂深 度 [] 塑性临界深度的存在, 是黏性填土挡墙比无 黏性填土挡墙的研究难度增大的重要原因之一 1857 年建立的朗肯土压力理论原本只适用于无黏 性土, 朗肯土压力理论适用于
![第 期刘杰等 : 平移模式下挡墙塑性临界深度极限分析 49 c tan 4 () 塑性临界深度即墙 - 土界面裂缝深度或开裂深 度 [] 塑性临界深度的存在, 是黏性填土挡墙比无 黏性填土挡墙的研究难度增大的重要原因之一 1857 年建立的朗肯土压力理论原本只适用于无黏 性土, 朗肯土压力理论适用于](/thumbs/91/105212045.jpg "第 期刘杰等 : 平移模式下挡墙塑性临界深度极限分析 49 c tan 4 () 塑性临界深度即墙 - 土界面裂缝深度或开裂深 度 [] 塑性临界深度的存在, 是黏性填土挡墙比无 黏性填土挡墙的研究难度增大的重要原因之一 1857 年建立的朗肯土压力理论原本只适用于无黏 性土, 朗肯土压力理论适用于")
第 38 卷第 期岩土力学 ol.38 No. 17 年 月 Rock and Soil Mechanic Feb. 17 DOI:1.1685/j.rm.17..16 平移模式下挡墙塑性临界深度极限分析 刘 1, 杰, 黄达 1, 赵飞 3, 杨超 1, 孙莎 4, (1. 重庆大学土木工程学院, 重庆 445;. 河北工程大学土木工程学院, 河北邯郸 5638; 3. 中国石油天然气股份有限公司西南管道分公司,
《分析化学辞典》_数据处理条目_2.DOC
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第一章三角函数 1.3 三角函数的诱导公式 A 组 ( ) 一 选择题 : 共 6 小题 1 ( 易诱导公式 ) 若 A B C 分别为 ABC 的内角, 则下列关系中正确的是 A. sin( A B) sin C C. tan( A B) tan C 2 ( 中诱导公式 ) ( ) B. cos(
第一章三角函数 1. 三角函数的诱导公式 A 组 一 选择题 : 共 6 小题 1 ( 易诱导公式 ) 若 A B C 分别为 ABC 的内角 则下列关系中正确的是 A. sin( A B) sin C C. tan( A B) tan C ( 中诱导公式 ) B. cos( B C) cos A D. sin( B C) sin A sin60 cos( ) sin( 0 )cos( 70 ) 的值等于
1 7 10 240 í é é í º 182 230nm A X 240 5 (Green) δ
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1 03 06 12 14 16 18 é 19 21 23 25 28 30 35 40 45 05 22 27 48 49 50 51 2 3 4 é é í 5 é 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 é 20 21 22 23 ü ü ü ü ü ü ü ü ü 24 ü 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38
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