7-1 某挡土墙高6m,填土ψ=34°,c=0,γ=19kN/m3,填土面水平,顶面均布荷载q= 10kPa,试求主动土压力及作用位置。
解
7-2 某挡土墙,墙背填土为砂土,试用水土分算法计算主动土压力和水压力。
1
解
7-3 某挡土墙,墙高5m,墙背倾角10°,填土为砂,填土面水平β=0,墙背摩擦角δ=15°,γ=19kN/m3,ψ=30°,c=0,试按库仑土压力理论和朗肯土压力理论计算主动土压力。
解 (1)按库仑土压力理论计算
α=80°,β=0,δ=15°,η=0,ψ=30°,Kq=1
主动土压力系数
2
(2)按朗肯土压力理论计算
朗肯主动土压力适用于墙背竖直(墙背倾角为0)、墙背光滑(δ=0)、填土水平(β=0)的情况。该挡土墙,墙背倾角为10°,δ=15°,不符合上述情况。现从墙脚B作竖直线BC,用朗肯主动土压力理论计算作用在BC面上的主动土压力。近似地假定作用在墙背AB上的主动土压力为朗肯主动土压力正。与土体ABC重力G的合力。
作用在BC上的朗肯主动土压力
土体ABC的重力
作用在AB上的合力E
3
合力E与水平面夹角θ
7-4 某拱桥,高6m,土层分布和土指标如图所示,试计算墙背静止土压力和被动土压力 (K0=0.5)。
解 (1)静止土压力计算
a点 σ0=0
b点 σ0=K0γh=0.5×18×4=36kPa
6点黏土顶面 σ0=0.5×18.0×4=36kPa
c点 σ0=0.5×(γ1h1+γ2h2)=0.5×(18×4+17.5×2)=0.5×107=53.5kPa
(2)被动土压力计算
4
7-5 某挡土墙高12m,试计算主动土压力。
解 将地面均布荷载换算成填土的当量土层厚度。
a点土压力强度 ea=γhKa1=20×2.5×0.333=16.65kPa
b点土压力强度 eb1=γhKa1=20×(2.5+2.0)×0.333=29.97kPa
5
b点水位处土压力强度 eb2=20×(2.5+2.0)×0.39=35.1kPa
c点土压力强度 ec=(q+γ1h1+γ2h2)×Ka2=(50+20×2+10×10)×0.39=74.1kPa
b点水压力强度 ebw=0
c点水压力强度 ecw=γwh=10×10=100kPa
总压力 E=Ea+Ew=592.6+500=1092.6kN/m
7-6 某挡土墙高6m,试计算墙所受到的主动土压力。
解
6
a点土压力强度
ea=γhKa=qKa=10×0.49=4.9kPa
b点上土压力强度
b点下土压力强度
eb2=(q+γ1h1)Ka2=(10+18×3)×0.36=23.04kPa
c点土压力强度
ec=(q+γ1hl+γ2h2)Ka2=(10+18×3+19.5×3)×0.36=44.1kPa
7-7 某混凝土挡土墙高6m,分两层土,第一层土,γ1= 19.5kN/m3,c1=12kPa,ψ1=15°;第二层土γ2=17.3kN/m3, c2=0,ψ2=31°。试计算主动土压力。
解 临界深度z0
7
b点上土压力强度
计算b点下土压力强度,把第一层土简化为当量土层厚h'
b点下土压力强度 eb2=γ2h'Ka=17.3×3.38×0.32=18.7kPa
c点土压力强度
ec=γ2(h'+h2)Ka2=17.3×(3.38+3)×0.32=35.3kPa
土压力
7-8 某挡土墙高7m,填土顶面局部作用荷载q=10kN/m2,试计算挡土墙主动土压力。8
解 主动土压力系数
从荷载两端点作两条辅助线,它们与水平面成θ角,不受地面荷载影响,而bc间的土压力按均布荷载计算。
,认为b点以上和c点以下土压力
db=3tanθ=3×tan50°=3×1.19=3.6m
ac=5tantθ=5×tan50°=5×1.19=5.95m
a点 ea=0
b点上 eb1=γhKa=18×3.6×0.70=45.4kPa
b点下 eb2=(q+γh)Ka=(10+18×3.6)×0.7=52.36kPa
c点上 ec1=(q+γh)Ka=(10+5.95×18)×0.7=81.97kPa
c点下 ec2=γhKa=18×5.95×0.70=74.97kPa
9
d点 ed=γhKa=18×7×0.70=88.2kPa
主动土压力
7-9 某挡土墙高H=6m,墙背倾角α=80°,填土面倾角β=10°,δ=15°,μ=0.4,填料为中砂,ψ=30°,γ=18.5kN/m3,砌体γ=22kN/m3,试设计该挡土墙。
解 由《地基基础设计规范》(GB 50007—2002)图L.0.2知
Ka=0.44
Eax=Easin(α-δ)=146.5×sin(80°-15°)=132.8kN/m
Eaz=Eacos(α-δ)=146.5×cos(80°-15°)=61.9kN/m
设墙顶宽为2.0m,底宽为4.0m,则墙重
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抗滑移稳定性
抗倾覆稳定性
G作用位置距墙趾距离工x0
7-10 某挡土墙高6m,用毛石和M5水泥砂浆砌筑,砌体重度γ=22kN/m3,抗压强度 fy=160MPa,填土γ=19kN/m3,ψ=40°,c=0,基底摩擦系数μ=0.5,地基承载力特征值 fa=180kPa,试进行挡土墙抗倾覆、抗滑移稳定性、地基承载力和墙身强度验算。
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解 挡土墙主动土压力
作用点离O点1.62m。
(1)抗倾覆稳定性
(2)抗滑移稳定性
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(3)地基承载力验算
(4)墙身强度验算
验算离墙顶3m处截面I-I的应力。
I-I以上的主动土压力
I-I以上墙体重
G1离O1点的距离为0.995m。
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I-I截面上的法向应力
I-I截面上剪应力
根据《砌体结构设计规范》(GB 50003—2001),砌体的摩擦系数f=0.6。
7-6 某混凝土挡土墙墙高H=6m,α=80°,β=10°,墙背摩擦角δ=15°,填土为中砂,ψ=30°,γ=18.5kN/m3,地基承载力特征值fak=100kPa,试设计该挡土墙。
解 初定墙顶宽1.0m,底宽5.0m。
β=10°,α=80°,Ⅱ类土查《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)图1.0.2,Ka=0.438,
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×18.5×62×0.438=145.8kN/m。
Pay=Pa×sin(δ+10°)=Pa×sin(15°+10°)=145.8×0.423=61.7kN/m
Pax=pa×cos(δ+10°)=145.8×cos(15°+10°)=145.8×0.91=132kN/m
查规范GB 50007—2002表6.6.5-2知,μ=0.4。
抗滑稳定性验算
抗倾覆稳定性验算
诸力对O点力臂α=2.5m,b'=4.65m,h=2m
作用在基础底面总竖向力
N=G+pay=432+61.7=439.7kN/m
合力作用点与O点距离
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Pmax=98.5<1.2fak=1.2×100=120kPa,满足。
7-11 某挡土墙高7m,填土顶面局部作用荷载q=10kN/m2,试计算挡土墙主动土压力。
解 主动土压力系数
从荷载两端点作两条辅助线,它们与水平面成θ角,不受地面荷载影响,而bc间的土压力按均布荷载计算。
,认为b点以上和c点以下土压力
db=3tanθ=3×tan50°=3×1.19=3.6m
ac=5tantθ=5×tan50°=5×1.19=5.95m
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a点 ea=0
b点上 eb1=γhKa=18×3.6×0.70=45.4kPa
b点下 eb2=(q+γh)Ka=(10+18×3.6)×0.7=52.36kPa
c点上 ec1=(q+γh)Ka=(10+5.95×18)×0.7=81.97kPa
c点下 ec2=γhKa=18×5.95×0.70=74.97kPa
d点 ed=γhKa=18×7×0.70=88.2kPa
主动土压力
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