基坑工程中的支护结构荷载

第二章 支护结构荷载 设计支护结构时考虑的主要作用荷载有： 1. 土压力和水压力： 2. 地面堆积荷载和大型车辆的动、静荷载： 3. 周围建（构）筑物的作用荷载；4施工荷载；5当支撑结构是主体部分时，上部结构的作用； 6 支撑系统的温度应力。 土压力理论 无论何种形式的支护结构，都必须承受来自挡土墙后面填土的侧压力——土压力。 它是挡土墙断面的主要荷载，并验算其稳定性。 土压力的大小和分布对支护结构体系的内力、变形和稳定性计算有重要影响。 土压力的大小和分布除与土体的性质有关外，还与围护体的位移方向和位移量、土体与围护墙的相互作用以及围护墙的类型有关。 3 影响土压力的因素 1. 土体的性质 2. 挡土墙的移动方向 3. 挡土墙与土体之间的相对位移 4. 土体与墙体之间的摩擦力 5. 挡土墙的类型 4ß 刚性挡土 计算墙体土压力的计算比较简单，其他类型的土压力计算大多基于刚性墙。 本章要讨论的中心问题是刚性挡土墙土压力的性质和土压力的计算，包括土压力的大小、方向、分布和计算。 合力施加点5 在影响土压力的众多因素中，墙体位移条件是最重要的因素。 墙体的方向和相对位移决定了产生的土压力的性质和大小。 土压力类型 6 墙体位移对土压力的影响 Ø 挡土墙所承受的土压力类型首先取决于墙体是否位移以及位移的方向。

土压力具体有静力土压力、主动土压力和被动土压力三种情况。 Ø 挡土墙土压力的大小不是一个常数，而是随着位移的变化而变化。 7 土压力的类型  静止土压力是指挡土墙在侧向土压力作用下，不向任何方向移动或旋转，保持静止，墙后土体处于弹性平衡状态。 此时，挡土墙将对土墙产生的土压力称为静土压力E0。 如建筑物地下室外墙或岩石地基上修建的大断面挡土墙的土压力。 E08主动土压力是指挡土墙在墙后土体的压力作用下，远离填土方向移动或绕墙角旋转。 当墙后土体达到最终平衡并出现连续滑动面时，则作用在挡土墙上的力土压力称为主动土压力Ea。 此时土体推力达到最小值。 例如，一般类型的挡土墙土压力Ea9被动土压力是指挡土墙在外力作用下沿填土方向移动或旋转。 此时作用在挡土墙上的土压力将从静土压力逐渐增大。 ，直到土体达到最终平衡并出现连续的滑动面时，墙后的土体向上挤压并隆起。 此时作用在挡土墙上的土压力称为被动土压力Ep。 就像拱桥的桥台一样。 Ep土压力的类型 10 当=Δ/H=0时（如地下室）E=E01。 静止土压力 112、主动土压力 墙体向外移动，土压力逐渐减小。 当土体被破坏时，达到最终平衡 状态对应的土压力（最小值） 123.被动土压力 墙体向内移动，土压力逐渐增大。 当土体被破坏并达到极限平衡状态时，与其对应的土压力（最大） E 桥面拱桥桥台 13 静土压力计算——墙体不发生任何位移 =0，相当于天然地基土的应力状态（约束状态）-K0 应力状态嵌入岩石地下室外墙的大断面挡土墙 14- 、静止土压力强度 p0σvσvσhp0=σhzK0：静止土压力系数 对于约束应力状态，理论上：K0=  / (-) 由于土体的泊松比较难确定，一般采用 K0 来计算 p0——平稳，经验公式 土压力强度 (kN/m2) 15 式中，′ 为有效内部土压力土体的摩擦角，OCR是土体的超固结比，λ是一个常数，通常介于两者之间，有人建议，也有人建议，Mayne和(1982)建议。

对于超固结粘性土、非粘性土和正常固结粘性土 16 极限平衡状态： σvσ vσ hp0=σhzK0 状态： 1 f 2. 静止土压力分布和总静止土压力 E0 的静土压力呈三角形分布（如上图所示）。 总静土压力为：E0的作用点为距墙底墙高H的1/3处。 (kN/m)18 朗肯土压力理论  朗肯()根据土体中的朗肯主动和被动（土压力极限平衡）状态，于1857年提出了无粘性土主动和被动土压力的计算理论。 。 贝尔根据朗肯的粘性土土压力计算理论，于1915年提出了粘性土土压力的计算方法。 191、朗肯主动和被动状态——在自重力应力的作用下，半无限土中各点的应力从弹性平衡状态发展到极限平衡状态。 朗肯主动状态  13 45+ /2pa v= zK0 zf =c+σtan20 朗肯被动状态  13 45- /2ppv = zK0 zf =c+σtan21 2. 填筑面水平时朗肯土压力计算条件 墙背光滑 墙背垂直 填筑面水平 假设 墙后所有点处于极限平衡状态则： σv、σh 为主应力，且 σv=zHσvσhz22 (1) 主动土压力 1、粘性土的竖向应力为大主应力。 水平应力是小主应力。 粘性土的极限平衡条件为：主动土压力强度 z 145+ /2pa=3 pa v=zK0zf =σtan23 主动土压力强度 Ka——朗肯主动土压力系数 总主动土压力 z  1pa=3 45+ /2 (1) 主动土压力 1、粘性土 Ea 的作用点为距墙底 1/3 墙高 H 处。 (kN/m)(kN/m2)24 (1) 主动土压力 2. 粘性土 pa v=zK0zcf =c+σtan竖向应力为水平方向大主应力应力为主应力较小时粘性土的极限平衡条件为： 主动土压力强度 z 145+ /2pa=325 (1) 主动土压力 2. 粘性土主动土压力强度 z>z0 z

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