3侧压力

第三章侧压力内容提要第一节土的侧压力第二节水压力和流水压力第三节波浪荷载第四节冻胀力第五节冰压力第六节撞击力第一节、土的侧压力一、土侧压力的分类土的侧压力挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力土侧压力的大小及其分布规律挡土墙可能的运动方向；墙后填土的种类；填土面的形式；墙的截面刚度；地基的变形等土压力分类（墙的位移情况及墙后填土所处的状态）静止土压力E0主动土压力Ea被动土压力Ep1、静止土压力(earthpressureatrest)如果挡土墙在土压力作用下不发生移动或转动而保持原来位置，则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—以符号E0表示2、主动土压力(activeearthpressure)当挡土墙在填土产生的土压力作用下向墙前移动和转动时，随着位移量的增大，作用于墙后的土压力逐渐减少，当位移量达某一（微量）值时，墙后土体处于主动极限平衡状态，此时作用于墙背上的土压力称为主动土压力—以符号Ea表示3、被动土压力(passiveearthpressure)当挡土墙在外荷载作用下推向土体时，随着墙向后位移量的增加，土体对墙背的反力也逐渐增加，当位移量足够大，直到土体在墙的推压下达到被动极限平衡状态时，作用于墙背上的土压力称为被动土压力—以符号Ep表示 4、E0、Ea、Ep三者的关系（如图） 试验研究表明： 在相同条件下，主动土压力Ea小于静止土压力E0，而静止土压力E0又小于被动土压力Ep，即Ea<E0<Ep，而且产生被动土压力所需的位移量p大大超过产生主动土压力所需的位移量a。E EaE0Ep ap 墙体位移与土压力的关系 一般土的侧向压力计算采用朗金土压力理论或库伦土压力理论，这里以较为普通的朗金土压力理论为例，介绍土体侧向压力的基本原理和计算公式。 朗金通过研究弹性半空间土体在自重作用下，由于某种原因处于极限平衡状态时的受力，提出了土压力的计算方法朗金土压力理论（Rankine’searthpressuretheory）朗金土压力理论是根据半空间内的应力状态和土的极限平衡理论而得出的土压力计算方法。基本假定对象为弹性半空间土体填土面无限长不考虑挡土墙及回填土的施工因素挡土墙的墙背竖直、光滑、填土面水平、无超载墙背与填土之间无摩擦力，因而无剪力，即墙背为主应力面二、土压力的计算1、静止土压力（E0）在填土表面下任意深度z处取出一微元体M，作用的应力（如图）：竖向的土自重应力z=z静止土压力强度0=k0z=k0z式中，k0—静止土压力系数，可近似按k0=1-sin/（/为土的有效内摩擦角）计算；—墙后填土容重，kN/m3。大小：方向:作用点：静止土压力沿墙高为三角形分布作用于单位墙长上的静止土压力：_1171989165.unknown静止土压力的作用点在距墙底处_1171989283.unknown竖向的土自重应力z=z静止土压力强度0=k0z=k0z zz M0H dzE0 1/3H k0H 静止土压力0的分布2、主动土压力Ea、被动土压力Ep塑性主动状态当挡土墙离开土体向远离墙背方向移动时，墙后土体M有伸张的趋势，此时单元在水平截面上的法向应力z不变而竖向截面上的法向应x却逐渐减少（↓），直至满足极限平衡条件为止（称为主动朗金状态），此时x达最低限值a，因此，a是小主应力，而z是大主应力，并且莫尔圆与抗剪强度包线相切。（p93图5.2-d中的圆Ⅱ）此时滑动面的方向与大主压力z的作用面（即水平面）成=450+/2塑性被动状态当挡土墙在外力作用下挤压土体，水平截面上的法向应力z不变，x不断增加（↑），直至满足极限平衡条件（称为被动朗金状态）时x达最大限值p，这时，x=p是大主应力，而z是小主应力，并且莫尔圆与抗剪强度包线相切。（p93图5.2-d中的圆Ⅲ） 此时滑动面的方向与小主压力z的作用面（即水平面）成 =450-/2由土力学的强度理论可知，当土体中某点处于极限平衡状态时，大主应力1和小主应力3之间应满足以下关系式：粘性土1=3tg2(450+/2)+2Ctg(450+/2)或3=1tg2(450-/2)-2Ctg(450-/2)无粘性土1=3tg2(450+/2)或3=1tg2(450-/2)土体达主动极限平衡状态时，z=z不变，也即大主应力不变，而水平应力x是小主应力a，即1=z=z、3=a无粘性土a=ztg2(450-/2)或a=zka粘性土a=ztg2(450-/2)-2Ctg(450-/2)或_1171990176.unknown_1197399354.unknownka—主动土压力系数，ka=tg2(450-/2)；—墙后填土的容重，kN/m3，地下水位以下用浮容重；C—填土的内聚力，kN/m2；z—所计算的点离填土面的深度。Ea通过三角形的形心，即作用在离墙底H/3处。粘性土的主动土压力强度包括两部分（如图）：无粘性土的主动土压力强度与高度成正比，沿高度的压力分布为三角形（如图），单位墙长的主动土压力为：_1171990459.unknown一部分:~由土自重引起的土压力_1171990769.unknown_1171990770.unknown另一部分:~由内聚力C引起的负侧压力_1171990769.unknown2C zz0 HaEaa zdzH/3Ea b(H-z0)/3 HkaHka (a)主动土压力的计算(b)无粘性土（c)粘性土 主动土压力强度a分布粘性土的侧压力分布仅是abc部分实际上墙与土在很小的拉应力作用下就会分离，故在计算土压力时可略去不计。a点离填土面的深度常称为临界深度，在填土面无荷载的条件下，可令式为零求得z0值，即：主动土压力Ea通过在三角形abc压力分布图的形心，即作用在离墙底(H-z0)/3处如取单位墙长计算，则主动土压力Ea为：_1171991317.unknown得:_1171991252.unknown_1171991376.unknown或_1171991508.unknown当墙受到外力作用而推向土体时，填土中任意一点的竖向应力z=z仍不变，而水平应力x却逐渐增大（↑），直至出现被动朗金状态，此时，x是最大限值p，因此p是大主应力，也就是被动土压力强度，而z则是小主应力，即3=z=z、1=p 无粘性土：p=ztg2(450+/2)=zkp 粘性土：p=z3tg2(450+/2)+2Ctg(450+/2)式中，kp—被动土压力系数，kp=tg2(450+/2)其余符号同前。或_1171992009.unknown zz H pdz Hkp2CHkp (a)被动土压力的计算(b)无粘性土（c)粘性土 被动土压力强度p分布无粘性土有粘性土无粘性土的被动土压力强度p呈三角形分布（如图）粘性土的被动土压力强度p呈梯形分布（如图）如取单位墙长计算，则被动土压力Ep可由下式计算：无粘性土：粘性土：被动土压力Ep通过三角形或梯形分布图的形心第二节、水压力和流水压力一、水压力水对结构物的作用化学作用—对结构物的腐蚀或侵入物理作用—力学作用（结构物表面产生的静水压力和动水压力）静水压力静止的液体对对其接触面产生的压力符合阿基米德定律静水压力水平分量、竖向分量水平分量wz水深的直线函数竖向分量结构物承压面和经过承压面底部的母线到自由水平面之间的“压力体”体积的水重水压力总是作用于结构物表面的法线方向二、流水压力结构物表面上某点的水压力P=P静+P动(正应力)瞬时的动水压力P动作用于结构物上的总动水压力（按面积F取平均值）：式中：Cp—压力系数；—脉动系数；—水的密度（kg/m2）；v—平均流速（m/s）。(脉动压力_1172600150.unknown(时段平均动水压力_1172600232.unknown三、作用于桥墩上的流水压力计算流水压力合力的作用点：假定在设计水位线以下0.3倍水深处—水的重力密度()；_1172601036.unknown_1172601204.unknown—设计流速，以计；_1172601110.unknown_1172601233.unknown—桥墩阻水面积（），一般算至一般冲刷线处；_1172601127.unknown_1172601253.unknown—重力加速度，取；_1172601159.unknown_1172601269.unknown—桥墩形状系数，_1172601173.unknown方形桥墩矩形桥墩（长边与水流平行）圆形桥墩尖端形桥墩圆端形桥墩_1172601317.unknown_1172601349.unknown_1172601367.unknown_1172601332.unknown_1172601301.unknown 设计水位 0.3H FwH 桥墩 桥墩上的流水压力作用点位置示意第三节波浪荷载波峰波顶计算水位h/2浪高hh/2平均水位波谷波底波长1、波浪荷载~有波浪时水对结构物产生的附加应力2、波浪是一种波具有波的特性（图示）3、波浪荷载计算（当波高h>0.5m时考虑波浪对构筑物的作用力）直墙构筑物上的波浪荷载计算考虑三种波浪：①立波：上下振动的波（无水平方向运动）（p112）②近区破碎波构筑物附近半个波长范围内（/2）发生破碎的波③远区破碎波距直墙半个波长以外（>/2）发生破碎的波波谷压强波峰压强（1）立波的压力波谷p/1p1波峰海平面h+h0 h-h0 H p/2p2立波的压力--Sainflow方法（最古老、最简单）有限水深立波的一次近似解适用范围：H(水深)/=0.1350.20；h(浪高)/0.035海平面Z=h1(波高)pmaxh1/3 Hdb (db波浪破碎时的水深) b Pmax/2(2)远区破碎波的压力-距直墙半个波长以外（>/2）发生破碎破碎波对直墙的作用力≈相当于一股水流冲击直墙时产生的波压力h1—远区破碎波的波高；db—波浪破碎时的水深。作用于直墙上的最大压强：K—试验确定，一般取1.7；—波浪冲击直墙的水流速度（一般很难确定）—水的密度，kg/m3；g—重力加速度（9.81m/s2）。（3）近区破碎波的压力构筑物附近半个波长范围内（/2）发生破碎破碎波对直墙的作用力瞬时动水压力近区破碎波的压力计算方法Minikin法Minikin法最大动水压力发生在静水面；近区破碎波的压强=动水压强+静水压强动水压力分布呈抛物线分布，在hb/2静水面范围内，最大动水压强pm在静水面处。其中，hb—破碎波的波高；—对应于水深为D处的波长_1172603630.unknownypmhb/2动压强分布xhb/2静水面静压强分布psHD堆石基床静水压强分布ps第四节冻胀力一、冻土的概念具有负温或零温度（00c），其中含有冰，且胶结着松散固体颗粒的土体冻土的分类（按冻土存在的时间）多年冻土（或永冻土）~冻结持续时间3年的土层—约占全国总面积的21.5%季节冻土~每年冬季冻结，夏季全部融化的土层—约占全国总面积的75%瞬时冻土~冬季冻结状态仅持续几个小时至数日的土层二、冻土的性质冻土的基本成分固态的土颗粒+冰+液态水+气体、水气复杂的多相天然复合体结构构造：非均质、各相异性的多孔介质三、季节冻土与结构的关系冬季低温时结构物冻胀破坏开裂、断裂、严重者造成结构物倾覆等春季融化期间引起地基沉降，对结构产生变形作用四、土的冻胀原理土体冻胀三要素：水分+土质+负温度冰夹层、冰透镜层（聚冰现象）土体冻结不均匀膨胀向四面扩张的内应力（即冻胀力）（在封闭体系中）冰夹层、冰透镜层（聚冰现象）冰夹层、冰透镜层(聚冰现象)冻层膨胀冻结峰面（水分迁移）水分土的冻胀原理 H 五、冻胀力的分类切向冻胀力—作用于结构物基础侧面使基础产生向上拔力法向冻胀力no—垂直于基底冰结面和基础底面水平冻胀力ho—垂直于基础或结构物侧表面水平冻胀力ho法向冻胀力no切向冻胀力六、冻胀力的计算1、切向冻胀力--按单位切向冻胀力取值单位切向冻胀力：平均单位切向冻胀力（kpa）相对平均单位冻胀力Tk(kN/m)一般按平均单位切向力计算（按《建筑桩基技术 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》JGJ94-94）与基础接触的冻深（m）总的切向冻胀力T=•U•H与冻土接触的基础周长（m）2、法向冻胀力no--影响因素复杂，随诸因素变化而变化影响因素：冻土的各种特性；冻土层底下未冻土的压缩性；作用于冻土层上的外部压力；结构物抗变形能力等日本：no=E•=E•h/Hh—冻胀量；H—冻结深度；E—冻土弹性模量3、水平冻胀力ho--没有确定的计算公式，按基于现场或室内测试给出的经验值细粒土的最大冻胀力：100150kpa粗粒土的最大冻胀力：50100kpa第五节冰压力一、冰压力的概念位于冰凌河流和水库中的结构物（如桥墩等），由于冰层的作用对结构产生的压力二、冰压力的计算对具有竖向前棱的桥墩，冰压力可按下述规定取用：冰对桩或墩产生的冰压力标准值_1173201465.unknown—桩或墩迎冰面形状系数_1173201525.unknown 迎冰面形状系数 平面 圆弧形 尖角形的迎冰面角度 45度 60度 75度 90度 120度 m 1.0 0.90 0.54 0.59 0.64 0.69 0.77注(1)列表冰温系数可线性内插；(2)对海冰，冰温取结冰期最低冰温；对河冰,取解冻期最低冰温。冰压力的合力作用于计算结冰水位以下0.3倍冰厚处。-冰温系数_1173201540.unknown 冰温 0 -10及以下 1.0 2.0_1173201540.unknown_1173201985.unknown~桩或墩迎冰面投影宽度_1173201553.unknown~计算冰厚（m），可取实际调查的最大冰厚；_1173201568.unknown~冰的抗压强度标准值（），可取当地冰温时的冰抗压强度；当缺乏实测资料时，对海冰可取；对河冰，流冰开始时，最高流冰水位时可取。_1173202722.unknown_1173202790.unknown_1173202816.unknown_1173202830.unknown_1173202748.unknown_1173201582.unknown第六节撞击力(补充)位于通航河流或有漂流物的河流中的桥梁墩台,设计时应考虑船舶或漂流物的撞击作用撞击作用标准值取用或计算当缺乏实际调查资料时，内河上船舶撞击作用标准值可按下表采用；四、五、六、七级航道内的钢筋混凝土桩墩，顺桥向撞击作用标准值可按下表所列数值的50%考虑。内河船舶撞击作用标准值 内河航道等级 船舶吨位DWT（t） 横桥向撞击作用（kN） 顺桥向撞击力（kN） 一 3000 1400 1100 二 2000 1100 900 三 1000 800 650 四 500 550 450 五 300 400 350 六 100 250 200 七 50 150 125当缺乏实际调查资料时，海轮撞击作用标准值可按下表采用。可能遭受大型船舶撞击作用的桥墩，应根据桥墩的自身抗撞击能力、桥墩的位置和外形、流水流速、水位变化、通航船舶类型和碰撞速度等因素做桥墩设施的设计。当设有与墩台分开的防撞击的防护结构时，桥墩可不计船舶的撞击作用。漂流物横桥向撞击力标准值海轮撞击作用的标准值（kN） 船舶吨位DWT（t） 3000 5000 7500 10000 20000 30000 40000 50000 横桥向撞击作用 19600 25400 31000 35800 50700 62100 71700 80200 顺桥向撞击作用 9800 12700 15500 17900 25350 31050 35850 40100_1173206331.unknown—漂流物重力（kN）,河流中漂流物情况，按实际调查确定_1173206369.unknown—水流速度（m/s）_1173206381.unknown—撞击时间（s），应根据实际资料估计，在无实际资料时，可用1s;_1173206405.unknown—重力加速度，_1173206414.unknown_1173206616.unknown撞击作用点内河船舶的撞击作用点，假定为计算通航水位线以上2m的桥墩宽度或长度的中点。海轮船舶撞击作用点需视实际情况而定。漂流物的撞击作用点假定在计算通航水位线上桥墩宽度的中点桥梁结构必要时可考虑汽车的撞击作用汽车撞击力标准值在车辆行使方向取1000kN，在车辆垂直方向取500kN，两个方向的撞击力不同时考虑，撞击力作用于行车道以上1.2m处，直接分布于撞击涉及的构件上。对于设有防撞设施的结构构件，可视防撞设施的防撞能力，对汽车撞击力标准值予以折减，但折减后汽车撞击力标准值不应低于上述规定取值的1/6。 知识点 高中化学知识点免费下载体育概论知识点下载名人传知识点免费下载线性代数知识点汇总下载高中化学知识点免费下载 （1994年2月21日水利部水管[1994]106号通知）河道的等级划分，主要依据河道的自然规模及其对社会、经济发展影响的重要程度等因素确定。河道划分为五个等级，即一级河道、二级河道、三级河道、四级河道、五级河道。河道等级划分程序：一、二、三级河道由水利部认定；四、五级河道由省、自治区、直辖市水利（水电）厅（局）认定。在河道分级指标表中满足（1）和（2）项或（1）和（3）项者，可划分为相应等级；不满足上述条件，但满足（4）、（5）、（6）项之一，且（1）、（2）或（1）、（3）项不低于下一个等级指标者，可划为相应等级。河道分级指标表 级别 分级指标 流域面积(万km2)(1) 影响范围 可能开发水力资源(万kW) 耕地(万亩)(2) 人口(万人)(3) 城市(4) 交通及厂矿企业(5) 一 ＞5.0 ＞500 ＞500 特大 特别重要 ＞500 二 1～5 100～500 100～500 大 重要 100～500 三 0.1～1 30～100 30～100 中等 中等 10～100 四 0.01～0.1 ＜30 ＜30 小 一般 ＜1 五 ＜0.01 注：1.影响范围中耕地及人口，指一事实上标准洪水可能淹没范围；城市、交通及工矿企业指洪水淹没严重或供水中断对生活、生产产生严重影响的。2.特大城市指市区非农业人口大于100万；大城市人口50～100万；中等城市人口20～50万；小城镇人口10～20万。特别重要的交通及工矿企业是指国家的主要交通枢纽和国民经济关系重大的工矿企业。