规范法计算土压力

《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2011)中主动土压力计算公式为:

式中 Ea——主动土压力;

　　ψα——主动土压力增大系数,土坡高度小于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;

　　h——挡土结构的高度;

　　Ka——主动土压力系数,按下式确定。

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。

《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2011)推荐的公式具有普遍性,但计算Ka较复杂。对于高度小于或等于5m的挡土墙,当排水条件符合下列条件:“边坡的支挡结构应进行排水设计。对于可以向坡外排水的支挡结构,应在支挡结构上设置排水孔。排水孔应沿着横竖两个方向设置,其间距宜取2～3m,排水孔外斜坡度宜为5%,孔眼尺寸不宜小于100mm。支挡结构后面应做好滤水层,必要时应作排水暗沟。支挡结构后面有山坡时,应在坡脚处设置截水沟。对于不能向坡外排水的边坡,应在支挡结构后面设置排水暗沟”。填土符合表6-2的质量要求时,其主动土压力系数可按图6-15查得。当地下水丰富时,应考虑水压力的作用。

表6-2　查主动土压力系数图的填土质量要求

图6-15　主动土压力系数图表
(a)Ⅰ类土压力系数(δ＝0.5φ、q＝0);(b)Ⅱ类土压力系数(δ＝0.5φ、q＝0);
(c)Ⅲ类土压力系数(δ＝0.5φ、q＝0、h＝5m);(d)Ⅳ类土压力系数(δ＝0.5φ、q＝0、h＝5m)

【例6-6】 某挡土墙高度5m,墙背倾斜ε＝20°,墙后填土为粉质黏土,γd＝17kN/m3, ω＝10%,φ＝30°,δ＝15°,β＝10°,c＝5kPa。挡土墙的排水措施齐全。按规范方法计算作用在该挡土墙上的主动土压力。

【解】 由γd＝17kN/m3,ω＝10%

土的重度γ＝γd(1＋ω)＝17(1＋10%)＝18.7(kN/m3)

h＝5m,γd＝17kN/m3,排水条件良好,Ka可查图6-15(d),Ka＝0.52,ψC＝1.1

Ea＝ψC

γh2Ka＝1.1××18.7×52×0.52＝133.7(kN/m)

Ea作用方向与墙背法线成15°角,其作用点距墙基＝1.67m处。

《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2015)规定了主动土压力标准值可按下列公式计算。

(1)当土层特性无变化且无汽车荷载时,作用在桥台、挡土墙前后的主动土压力标准值可按下式计算:

式中 E——主动土压力标准值(kN);

　　γ——土的重力密度(kN/m3);

　　B——桥台的计算宽度或挡土墙的计算长度(m);

　　h——计算土层高度(m);

　　β——填土表面与水平面的夹角,当计算台后或墙后主动土压力时,β按图6-17(a)取正值,当计算台前或墙前主动土压力时,β按图6-17(b)取负值;

　　α——桥台或挡土墙背与竖直面的夹角,俯墙背(图6-16)时,为正值,反之,为负值;

　　δ——台背或墙背与填土间的摩擦角,可取δ＝φ/2。

图6-16　主动土压力图

(2)当土层特性无变化但有汽车荷载作用时,作用在桥台、挡土墙后的主动土压力标准值在β＝0°时可按下式计算:

式中 h——汽车荷载的等代均布土层厚度(m)。h＝,其中,∑G为布置在l0×B面积内的车辆轮的重力(kN),l0＝H(tanα＋cotθ)为破坏棱体的长度。

主动土压力的着力点自计算土层地面算起,C＝。

当β＝0°时,破坏棱体破裂面与竖直线间夹角θ的正切值可按下式计算:

(3)当土层特性有变化或受水位影响时,宜分层计算土的侧压力。