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支护结构上的土压力强度标准值计算

489 2021-03-15 16:29:30

挡土结构物上的土压力计算是个比较复杂的问题,不同的计算理论和假定下就有不同的土压力计算方法,其中有代表性的经典理论就是前述的朗肯土压力和库仑土压力理论。由于每种土压力计算方法都有其各自的适用条件与局限性,也就没有一种统一的且普遍适用的土压力计算方法。


1、朗肯土压力方法的假定概念明确,与库仑土压力理论相比具有能直接得出土压力的分布,适合结构计算的特点,受到工程设计人员的普遍接受。因此,一般情况下可采用朗肯土压力。由于朗肯理论未考虑支护结构与土体之间的摩擦效应,因此计算的主动土压力较实际值偏大,按此进行的设计是偏于安全的。


由于实际基坑工程中一些基坑的边界条件不符合朗肯土压力假定,如基坑邻近有建筑物的地下室时,支护结构与地下室之间是有限宽度的土体;再如,对排桩顶面低于自然地面的支护结构,是将桩顶以上土的自重视为均布荷载作用在桩顶平面上,然后再按朗肯公式计算土压力。但是当桩顶位置较低时,将桩顶以上土层的自重换算成荷载后计算的土压力会明显小于这部分土重实际产生的土压力。对于这类基坑边界条件,按朗肯土压力计算会有较大误差。所以,当朗肯土压力方法不能适用时,应考虑采用其他计算方法解决土压力的计算精度问题。


库仑土压力理论(滑动楔体法)的假定适用范围较广,对上面提到的两种情况,库仑│方法能够计算出土压力的合力,其缺点是成层土的土压力分布问题还未解决。在不符合按朗肯土压力计算条件下,可采用库仑方法计算土压力。但库仑方法在考虑墙背摩擦角时计算的被动土压力偏大,不应用于被动土压力的计算。


2、当对支护结构水平位移有严格限制时,应采用静止土压力计算。


3、当按变形控制原则设计支护结构时,作用在支护结构的计算土压力可按支护结构与土体的相互作用原理确定,也可按地区经验确定。

作用在支护结构上的土压力及其分布规律取决于支护体的刚度及侧向位移条件。刚性│支护结构的土压力分布可由经典的库仑和朗肯土压力理论计算得到,实测结果表明,只要支护结构的顶部的位移不小于其底部的位移,土压力沿垂直方向分布可按三角形计算。但是,如果支护结构底部位移大于顶部位移,土压力将沿高度呈曲线分布,此时,土压力的合力较上述典型条件要大10%~15%,在设计中应予注意。相对柔性的支护结构的位移及土压力分布情况比较复杂,设计时应根据具体情况分析,选择适当的土压力值,有条件时土压力值应采用现场实测、反演分析等方法总结地区经验,使设计更加符合实际情况。


  • 土压力强度标准值的计算


根据土的有效应力原理,对于地下水位以下的土压力,理论上对各种土均应采用水土分算方法计算土压力,但实际工程应用时,黏性土的孔隙水压力计算问题难以解决,因此对黏性土以及黏质粉土采用总应力法,土压力、水压力采用合算方法;对碎石土、砂土、砂质粉土则采用水压力、土压力分算方法。


1、一般情况下的土压力强度标准值的计算

作用在支护结构外侧的主动土压力强度标准值 pm、内侧的被动土压力强度标准值 p,按下列规定计算,如图 3.18所示。