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全国结构工程师考试：规范推荐的土压力计算

2023-08-28 理论教育版权反馈

【摘要】：黏性土或粉土的主动土压力也可采用楔体试算法图解求得。图5.5-14 主动土压力计算简图3）Ⅲ类：黏土夹块石，干密度应大于或等于1.90t/m3。

1.重力式挡土墙土压力计算规定

《规范》规定：重力式挡土墙土压力计算应符合下列规定：

对土质边坡，边坡主动土压力可按式（5.5-12）进行计算。

式中 E_a——主动土压力（kN/m）；

ψ_a——主动土压力增大系数，挡土墙高度小于5m时宜取1.0，高度为5～8m时宜取1.1，高度大于8m时宜取1.2；

γ——填土的重度（kN/m³）；

h——挡土结构的高度（m）；

K_a——主动土压力系数，按《规范》附录L确定。

当填土为无黏性土时，主动土压力系数可按库伦土压力理论确定。当支挡结构满足朗肯条件时，主动土压力系数可按朗肯土压力理论确定。黏性土或粉土的主动土压力也可采用楔体试算法图解求得。

当支挡结构后缘有较陡峻的稳定岩石坡面，岩坡的坡脚θ＞（45°+φ/2）时（图5.5-13），应按有限范围填土计算土压力，取岩石坡面为破裂面。根据稳定岩石坡面与填土间的摩擦角按式（5.5-13）计算主动土压力系数

图5.5-13 有限填土挡土墙土压力计算示意

式中 θ——稳定岩石坡面的倾角（°）；

δ_r——稳定岩石坡面与填土间的摩擦角（°），根据试验确定，当无试验资料时，可取δ_r=0.33φ_k，φ_k为填土的内摩擦角标准值（°）；

α——墙背倾角（°），此处定义为墙背与水平面夹角，如图5.5-13所示。

2.主动土压力计算

（1）计算公式《规范》附录L指出，挡土墙在土压力作用下，主动土压力系数应按下列公式计算

式中 q——地表均布荷载（kPa），以单位水平投影面上的荷载强度计算，如图5.5-14所示。

当α=90°、β=0°、δ=0°、c=0时，式（5.5-14a）可以简化为

显然与朗肯主动土压力系数一致。

（2）计算图表为了简化繁复的主动土压力系数的计算，对于高度小于或等于5m的挡土墙，当排水条件符合《规范》规定，填土符合下列质量要求时，其主动土压力系数可直接按图5.5-15查得。当地下水丰富时，应考虑水压力的作用。

图5.5-15中土类的填土质量应满足下列规定。

1）Ⅰ类：碎石土，密实度应为中密及以上，干密度应大于或等于2.0t/m³。

2）Ⅱ类：砂土，包括砾砂、粗砂、中砂，其密实度应为中密及以上，干密度应大于或等于1.65t/m³。

图5.5-14 主动土压力计算简图

3）Ⅲ类：黏土夹块石，干密度应大于或等于1.90t/m³。

4）Ⅳ类：粉质黏土，干密度应大于或等于1.65t/m³。

【例5.5-26】某挡土墙高5m，墙后填土为黏土夹块石，干密度ρ_d=1.90t/m³，重度γ=19.6kN/m³，填土面倾角β=10°，上面无均布荷载作用，墙背与水平面夹角α=78°，墙与填土之间的外摩擦角δ=15°，填土内摩擦角φ=30°。墙背主动土压力合力大小与下列哪项数值最接近？（主动土压力增大系数取1.0）

（A）79.63kN/m （B）90.65kN/m （C）100.45kN/m （D）112.7kN/m

答案：（B）

解答：填土属于Ⅲ类，由于δ=15°=φ/2，q=0，H=5m，可以查图5.5-15c中曲线得到主动土压力系数，由α=78°、β=10°，查得

K_a=0.370，已知ψ_c=1.0

图5.5-15 《规范》附录L给出的挡土墙主动土压力系数K_a图

a）Ⅰ类土土压力系数 b）Ⅱ类土土压力系数 c）Ⅲ类土土压力系数 d）Ⅳ类土土压力系数