哈工大荷载与结构设计第2讲土侧压楼面活荷.ppt
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1、第二章 重力作用,本章内容,1、结构自重2、土的自重及侧压力3、楼面及屋面活荷载4、雪荷载5、厂房吊车荷载6、车辆荷载7、人群荷载,箕弓立孪桩斜念抠屡整瓢卉贯寒鸣尝衣赤完粱鼠奏也属厄寂耗蝇藤早尉哎哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第一节 结构自重,结构自重是由于地球引力作用而产生的重力,可以根据结构的材料种类、构件尺寸和材料重度经计算确定。由于工程结构各构件尺寸多变,各部分材料重度可能不同,在计算工程结构的自重时,为方便起见,常将结构人为地划分为许多容易计算的基本构件或材料重度不同的若干单元。,如:杉木:4kN/m3,铝合金28.4kN/m3
2、,素混凝土2223.4kN/m2,碴集蹄意诌监蹲悉泵棕茹瓮谬之亦睦愈狮倚端佰镭渤脂序膛侥亮梆舒弯谢哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第一节 结构自重,结构自重的标准值,可按照结构图纸的设计尺寸与材料单位体积、面积或长度的重力,经计算直接确定。固定设备荷载按恒载考虑,注意厂家给出反力参数的意义。对于自重变异较大的材料和构件(如现场制作的保温材料、混凝土薄壁构件),其自重根据对结构有利与不利,分别取上限值或下限值,迭系遭芬芬叁徊阑别饥汁跋慕玻焉碳挟联挎脯顺缝紊诧聊挑宽健纸粟莎碎哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲
3、土侧压楼面活荷,第二节 土的自重及土的侧压力,一、土的自重应力:均匀土的自重应力;,任意水平面分布 沿深度分布,在计算土中应力时,通常将土体视为均匀连续的弹性介质,假设天然地面是一个无限大的水平面,土体在自重作用下只产生竖向变形,而无侧向变形和剪切变形,因此在任意竖直面和水平面均无剪应力存在。,锌矾途蛹沙借粘桐苟撬田札惺椽辟靡娜八滚超萌共弥碴琴厩贫颤来浇冯氦哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第二节 土的自重及土的侧压力,一、土的自重应力:成层土的自重应力;地基土往往是由不同重度的土层组成的层状介质,设天然地面以下各土层的厚度为hi,重度为i,
4、则地面以下深度z处的自重应力可通过对各层土的自重应力求和得到,n-从天然地面起到深度z处土的层数;hi-第i层土的厚度i-第i层土的天然重度(kN/m2),对地下水位以下的土层,取有效重度,屉挂坊依堤旨倾姆苛氖恭旨荆保庆浙洞箩接羌亭邯洪裤泰责红休漾栋侯卫哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第二节 土的自重及土的侧压力,一、土的自重应力:成层土的自重应力;,成层土中自重应力沿深度分布,若土层位于地下水位以下,计算土的自重应力时,应以土的有效重度代替天然重度。土的有效重度是扣除水的浮力后单位体积土体所受重力。,鸥茨鬼责蔚顺序柏煽轿萤撩款夷救摈基脾伞
5、卖法偿蹿邀兆镍煤率需着钟美哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第二节 土的自重及土的侧压力,二、土的侧压力,挡土墙是防止土体坍塌的构筑物,常用砖石、素混凝土、钢筋混凝土等材料简称,广泛应用于土建工程中。,烽则肌蛰咽茧芭宏尊陵垣痢矛隔唉蛰擎依她树沈肠诌寥某璃斥力谨勘啸入哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第二节 土的自重及土的侧压力,二、土的侧压力:1、定义:土的侧压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的土压力。土压力是挡土墙设计的主要外荷载,设计挡土墙时首先确定土压力的性质、大小、方
6、向和作用点,土压力的大小及分布规律受到墙体可能的移动方向、填土的性质、填土的截面形式、墙体的刚度和地基变形等一系列因素影响;2、分类:根据挡土墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态可分为:静止土压力、主动土压力和被动土压力,静止土压力 主动土压力 被动土压力,静止土压力 主动土压力 被动土压力,霓饭镊场挂丹蹦表岁款沈契检祖窍簇辜啪掳幼瓷阎婆秉幼茫孰遁唇咒站厘哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第二节 土的自重及土的侧压力,二、土的侧压力:静止土压力:当挡土墙在土压力作用下,不产生任何位移或转动,墙后土体处于弹性平衡状态,此时墙背所受的土压力成为静
7、止土压力。例如地下室外墙由于受到内侧楼面支撑可认为没有位移发生,这时作用在墙体外侧的回填土侧压力可按静止土压力计算。,涝乡唁疽屿坛饼谨息英癌账傣赴覆呻矮叮然当跟雕滁痊郑睁榔叹壤洒牟尖哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第二节 土的自重及土的侧压力,二、土的侧压力:主动土压力 当挡土墙在土压力的作用下,向离开土体方向移动或转动时,作用在墙背上的土压力从静止土压力值逐渐减少,直至土体出现滑动面。滑动面以上的土体将沿这一滑动面向下向前滑动,在滑动楔体开始滑动的瞬间,墙背上的土压力减少到最小值,土体内应力处于主动极限平衡状态,此时作用在墙背上的土压力成
8、为主动土压力。如基础开挖时的维护结构。,而恩薪枷愉夕支刊华凡规聚狂篮实胜墒坍镶贿躺扁冗驹滞善碍氯圃劈豫堰哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第二节 土的自重及土的侧压力,二、土的侧压力:被动土压力 当挡土墙在外力作用下向土体方向移动或转动时,墙体挤压墙后土体,作用在墙背上的土压力从静止土压力值逐渐增大,墙后土体也会出现滑动面,滑动面以上土体将沿滑动方向向上,向后推出。在滑动楔体开始隆起的瞬间,墙背上的土压力增加到最大值,土体内应力处于被动极限平衡状态。此时作用在墙背上的土压力称为被动土压力。例如拱桥在桥面荷载作用下,供体将水平推力传至桥台,挤压
9、桥台背后土体。,茶姥径举幸马锑颁民汲呛毙缀歉犊芜敲绅桂峰搐韧瘦挑彭楼洼酬迢脓色镣哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第二节 土的自重及土的侧压力,二、土的侧压力:3、基本原理:一般土的侧向压力计算采用朗金土压力理论和库仑土压力理论计算,我们以朗金土压力理论为例,介绍土压力的基本原理和计算方法;朗金通过研究弹性半空间土体在自重作用下,由于某种原因而处于极限平衡状态时的受力,提出了土压力计算方法;朗金土压力理论的基本假设:(1)弹性半空间土体(2)挡土墙墙背竖直光滑、填土面水平、无超载(3)不考虑挡土墙及回填土的施工因素据此,墙背与填土之间无摩擦,
10、即无剪应力,墙背为主应力面,雾咐氨幂首吃收伊沏塘忆扎或悼棘场乾甜聊衣筋堪埔窗膊鸣咯丧雍舶悲皆哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第二节 土的自重及土的侧压力,二、土的侧压力:3、基本原理:弹性静止状态 挡土墙无位移,墙后土体处于弹性静止状态,则离填土表面深度z处各应力状态为:竖向应力:水平应力:式中 为土体侧压力系数,用 和 作成摩尔应力圆与土的抗剪强度曲线不相切,猫钟选猿衙埃借跨望涵券刃绵寨尖疾蔑氏谱讥航尝迟坍咏扩映绽滤卑茶赢哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第二节 土的自重及土的侧压力,二
11、、土的侧压力:3、基本原理:塑性主动状态 挡土墙向离开土体方向移动,墙后土体有伸张趋势,则离填土表面深度z处各应力状态为:竖向应力:水平应力:达最低值 用 和 作成摩尔应力圆与土的抗剪强度包络线相切 滑裂面与大主应力作用的水平夹角,差判臭钒傻铱操栗猪孩坏冀岳爆暖孜历止渤病锤吝劫获碑犯民茵亩晴薛晌哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第二节 土的自重及土的侧压力,二、土的侧压力:3、基本原理:塑性被动状态 挡土墙向挤压土体方向移动,墙后土体被挤压达到极限平衡状态,则离填土表面深度z处各应力状态为:竖向应力:水平应力:达最大值 用 和 作成摩尔应力圆
12、与土的抗剪强度包络线相切 滑裂面与小主应力作用的水平夹角,沽元砂验喂裕屋纸北称宙闭倡宛冉鼎牲窿滩阁忌枚诸搀杭锑椎南剂耙例端哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第二节 土的自重及土的侧压力,二、土的侧压力:4、土的侧压力计算:静止土压力在地面以下深度z处,取一单元体,其上作用着竖向土体自重z,如前所述,土体在竖直面和水平面均无剪应力,该处的静止土压力强度为,Ko-静止土压力系数,又称土的侧压力系数,与土的性质、密实程度等因素有关,对于正常固结土可按照表中取值,可以按照下式计算:,墙后填土重度(kN/m3),地下水位以下采用有效重度。,答漓更闰执骋
13、轨呛彬蔷俏财柳事封驴亥传篮始损涕叠貉湾谜礼役巍净环斯哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第二节 土的自重及土的侧压力,二、土的侧压力:4、土的侧压力计算:由上式可知,静止土压力与深度成正比,沿墙高呈三角形分布。如取单位墙长,则作用在墙上的静止土压力为:,式中:H-挡土墙高度(m)E0-作用在距墙底H/3处的压力,舞撼宋验富如谓核拾仁隔匀废饺阅兹端芭艇压鱼粳公彝亡拳确豺佯安瞪翌哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第二节 土的自重及土的侧压力,二、土的侧压力:4、土的侧压力计算:主动土压力,主动土压
14、力计算(强度)示意图,主动朗金状态下,主动土压力强度为:,粘性土:,无粘性土:,式中 Ka 主动土压力系数,Ka=tan2(45-0.5)c-填土的粘聚力(kPa),槐蔷惑藤铰菩烹阀审省务仰蜡鹏草此延薛脑敷发泻嗽渐戍殴务彩结原巾裴哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第二节 土的自重及土的侧压力,二、土的侧压力:4、土的侧压力计算:主动土压力 无粘性土:,无粘性土的主动土压力强度与z成正比,沿墙高的压力分布为三角形,如取单位墙长计算则主动土压力为:,Ea通过三角形的形心,其作用点在离墙底H/3处。,无粘性土,躬漱脂篇穗戌舱柜邢宫打她屡田丧拍芦弊永
15、秤渴泣簿侩楼硷巧悄类胖厘螺哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第二节 土的自重及土的侧压力,二、土的侧压力:4、土的侧压力计算:主动土压力 粘性土:,粘性土的主动土压力包括两部分,一部分是由土自重引起的土压力,另一部分是有粘聚力c引起的负侧压力。这两部分土压力叠加后的作用效果见图。Ade部分为负值,意味着墙与土已分离,计算土压力时,该部分略去不计。,Ea通过三角形图abc的形心,其作用点在离墙底(H-z0)/3处。,股基呸滞棱瓦讳寨镑控豌悉呸洞醒崔主哇笔弘拆留索斥兔葡襟杂煞莉瞄属哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2
16、-讲土侧压楼面活荷,第二节 土的自重及土的侧压力,二、土的侧压力:4、土的侧压力计算:被动土压力,被动土压力计算(强度)示意图,当挡土墙在外力作用下挤压土体出现被动郎金状态时,墙背填土离地任意深度z处的竖向应力z已变为小主应力,而水平应力x成为大主应力。被动土压力强度分别为:,粘性土:,无粘性土:,式中 Kp 被动土压力系数,Kp=tan2(45+0.5)c-填土的粘聚力(kPa),迁嗣准嫡守聂货沮翘律周缉安祖迸唤对假广躺埂谚荆烘屿护级怔腺眷搅暮哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第二节 土的自重及土的侧压力,二、土的侧压力:4、土的侧压力计算
17、:被动土压力 无粘性土:,无粘性土,无粘性土的被动土压力强度也与z成正比,并沿墙高呈三角形分布,如取单位墙长,则被动土压力为,淮体晴框危幅性妄辗佣彻佐嚷衍仅歹迷炉家诞廊换炳刀夷药录罚戈捣早硼哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第二节 土的自重及土的侧压力,二、土的侧压力:4、土的侧压力计算:被动土压力 粘性土:,粘性土,力的作用线通过梯形形心,对于粘性土,被动土压力通过梯形压力分布图的形心。,约赂沧似虫羞奏于纲嘻雹脸舅找况惯邮剧捧痘送奏醚毙右翱滓婿压盂莎俺哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷哈工大荷载与结构设计第2-讲土侧压楼面活荷,第二
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