annonser:
när en jordmassa bibehålls på en högre nivå av en stödmur tenderar den kvarhållna massan av jorden att glida och anta en platt lutning för jämvikt, som motstås av stödmuren. Detta utövar tryck på hållväggen, som kallas lateralt jordtryck. Vanligtvis konstrueras stödväggen först och sedan fylls jorden bakom väggen; därför kallas den kvarhållna jorden ofta återfyllning. Väggens baksida är antingen vertikal eller något lutad mot vertikal och det laterala jordtrycket är något lutande mot det horisontella på grund av väggfriktion och lutning på väggens baksida.
storleken på det laterala jordtrycket beror på följande faktorer:
i. typ och omfattning av väggens rörelse och den resulterande horisontella belastningen i återfyllningen.
annonser:
II. återfyllnadsmaterialets egenskaper, inklusive tätheten (XXL), sammanhållningen (XL) och skärmotståndets vinkel (XXL).
iii. Grundvattenförhållanden i återfyllningen, såsom vattenbordets djup och avsättning för dränering.
iv. graden av grovhet på ytan på baksidan av hållväggen.
v. lutning på baksidan av stödväggen.
annonser:
vi. hållväggens djup, det vill säga höjden på återfyllningen som ska behållas.
vii. lutning av återfyllningsytan med horisontalen.
viii. ytterligare belastningar på återfyllningsytan, såsom trafikbelastningar eller eventuella ytterligare konstruktioner.
typer av lateralt jordtryck:
det finns tre grundläggande typer av lateralt jordtryck.
annonser:
de är:
1. Aktivt jordtryck.
2. Passivt jordtryck.
3. Jordtryck i vila.
annonser:
dessa tre grundläggande typer av laterala jordtryck diskuteras nedan:
1. Aktivt jordtryck:
figur 15.1 (a) visar en stödmur med höjd H med en återfyllning med en horisontell yta. Om stödväggen inte var där skulle återfyllningen anta en stabil platt lutning. Vi vet att sammanhängande jordar antar en stabil lutning lika med vinkeln på inre friktion utan sidostöd. Därför, när en återfyllning behålls, tenderar jordkilen ovanför en viss lutning att glida och röra sig bort från resten av återfyllningen för jämvikt. Detta tenderar att skjuta eller rotera väggen bort från återfyllningen om väggen är fri att röra sig eller rotera.
väggens rörelse bort från återfyllningen orsakar expansion av återfyllningen, vilket resulterar i spänningsfrisättning, vilket minskar det laterala jordtrycket. Ju mer är väggens rörelse bort från återfyllningen, desto mer är den horisontella belastningen i återfyllningen, i form av expansion, och desto mindre är det laterala jordtrycket. Ursprungligen när väggen är i viloläge utsätts ett typiskt element av återfyllning vid vilket djup som helst för vertikal stress på grund av självvikt av jord ovanför elementet och lateralt jordtryck i horisontell riktning. Spänningstillståndet för jordelementet representeras av Mohrs cirkel (i) i Fig. 15.1 (b), där OB är den vertikala spänningen och OA1 är det laterala jordtrycket i vila.
när det laterala jordtrycket tenderar att skjuta eller rotera väggen bort från återfyllningen, orsakar väggens rörelse bort från återfyllningen expansion av återfyllningen, vilket resulterar i spänningsfrisättning, vilket minskar det laterala jordtrycket. Ju mer är väggens rörelse bort från återfyllningen, desto mer är den horisontella belastningen i återfyllningen, i form av expansion, och desto mindre är det laterala jordtrycket.
annonser:
detta visas i Fig. 15.1 (b), genom Mohrs cirkel (II), i vilken 6 = 3 = OA2 är det reducerade laterala jordtrycket medan den vertikala spänningen, lika med 1 = 1 = ob, förblir konstant. Minskningen i det laterala jordtrycket orsakar således en ökning av diametern på Mohrs cirkel, vilket får den att närma sig Coulombs misslyckande kuvert.
minskningen av det laterala jordtrycket på grund av rörelse av väggen bort från återfyllningen och därmed expansion och spänningsfrisättning fortsätter tills Mohrs cirkel berör Coulombs misslyckande kuvert av återfyllningsmaterialet. När Mohrs cirkel berör misslyckandekuvertet, som visas av Mohrs cirkel (III) i Fig. 15.1 (b) är återfyllningsmaterialet på gränsen till misslyckande (begränsande jämvikt) och ingen ytterligare minskning av det laterala jordtrycket kan ske. Det minsta laterala jordtrycket som utövas på hållväggen, när väggen rör sig bort från återfyllningen, och återfyllningsmaterialet är i begränsande jämvikt, kallas aktivt jordtryck.
när väggen rör sig bort från återfyllningen sägs återfyllningen vara i aktivt tillstånd och det minsta laterala jordtrycket som utövas av återfyllningen i aktivt tillstånd i dess begränsande jämviktstillstånd kallas aktivt jordtryck. Aktivt jordtryck uppstår när Mohrs spänningskrets när som helst i återfyllningen berör Coulombs misslyckande kuvert.
aktivt jordtryck betecknas med symbolen pa, och dess enheter är kN/m2, t/m2 eller kgf / cm2. Alla stödmurar, som är fria att röra sig eller rotera, utsätts som standard för aktivt jordtryck och är utformade för att motstå detsamma.
2. Passivt jordtryck:
alla stödväggar placeras vanligtvis inte på markytan på framsidan utan läggs på något djup. Därför har hållväggen jord till något djup på framsidan. När väggen rör sig bort från återfyllningen på grund av aktivt jordtryck rör den sig faktiskt mot jorden på framsidan.
väggens rörelse motstås av den främre jorden och utövar ett sidotryck på väggen, i en riktning motsatt den för aktivt jordtryck, som visas i Fig. 15.2. Väggens rörelse mot den främre jorden orsakar också komprimering av jorden, vilket i sin tur ökar sidotrycket från den främre jorden.
ju mer är väggens rörelse mot den främre jorden, desto mer är den horisontella belastningen i den främre jorden, i form av kompression, och ju mer är det laterala jordtrycket från den främre jorden motsatt det för aktivt jordtryck. Detta visas i Fig. 15.3, av Mohrs cirkel (II), i vilken 2XB = 3XB = OA2 är det ökade laterala jordtrycket medan den vertikala spänningen, lika med 1XB = 1XB = OB, förblir konstant. Ökningen i det laterala jordtrycket orsakar minskning av diametern på Mohrs cirkel som visas av Mohrs cirklar (II) och (III), och Mohrs cirkel minskar till en punkt, som representeras av punkterna A4 och B, som blir samtidiga.
ytterligare ökning av det laterala jordtrycket från den främre jorden gör det högre än den vertikala spänningen. I detta skede blir det laterala jordtrycket den största huvudspänningen och den vertikala spänningen blir den mindre huvudspänningen. Detta visas av Mohrs cirklar (IV), (V), (VI), etc., orsakar igen en ökning av diametern på Mohrs cirkel.
ökningen i diametern på Mohrs cirkel leder till att den närmar sig Coulombs misslyckande kuvert. Ökningen av det laterala jordtrycket på grund av väggens rörelse mot den främre jorden och den därmed följande kompressionen fortsätter tills Mohrs cirkel berör Coulombs misslyckande kuvert av den främre jorden.
när Mohrs cirkel berör felkuvertet, vilket visas av Mohrs cirkel (VIII) i Figur 15.3, den främre jorden är på gränsen till misslyckande (begränsande jämvikt) och ingen ytterligare ökning av det laterala jordtrycket kan äga rum. Det maximala laterala jordtrycket som utövas på hållväggen, när väggen rör sig mot den främre jorden, medan den når sin begränsande jämvikt, kallas passivt jordtryck.
när väggen rör sig mot den främre jorden sägs den främre jorden vara i passivt tillstånd och det maximala laterala jordtrycket som utövas av den främre jorden i passivt tillstånd i dess begränsande jämviktstillstånd kallas passivt jordtryck. Passivt jordtryck uppstår när Mohrs spänningskrets när som helst i den främre jorden berör Coulombs misslyckande kuvert.
ett annat praktiskt exempel på passivt jordtryck är fallet med skjuvnyckel som tillhandahålls under basen av en stödmur. En skjuvnyckel som visas i Fig. 15.3 tillhandahålls för att förbättra väggens stabilitet mot glidning. När stödväggen rör sig bort från återfyllningen på grund av aktivt tryck rör sig skjuvnyckeln också i samma riktning men mot jorden under väggens botten på framsidan.
detta genererar passivt jordtryck på skjuvnyckeln. Den betecknas med symbolen pP, och dess enheter är kN/m2, t/m2 eller kgf/cm2. Passivt jordtryck är faktiskt en stabiliserande kraft som förbättrar stabiliteten hos hållväggen, till skillnad från aktivt jordtryck.
3. Jordtryck i Vila:
figur 15.4 visar en källarmur i vilken väggen är fast fastsatt på källarplattan. Källarens stödvägg är därför fixerad i läge och kan inte röra sig bort från återfyllningen när den utsätts för lateralt jordtryck. Det laterala jordtrycket som utövas av återfyllningen på en stödvägg som är fixerad i läge och inte kan röra sig kallas jordtryck i vila.
den betecknas med symbolen p0, och dess enheter är kN/m2, t/m2 eller kgf/cm2. Eftersom väggen inte rör sig, orsakar jordtrycket inte någon lateral belastning, och därför finns det ingen expansion av återfyllningen och ingen spänningsfrisättning. Jordtrycket i vila är därför alltid mer än aktivt jordtryck för samma jorddjup.
en Bros anliggning är fast fastsatt på broens däckplatta och är också på samma sätt fixerad i läge och utsätts därför för jordtryck i vila.
således beror det laterala jordtrycket som utövas på en hållvägg på riktningen och omfattningen av väggens rörelse. Figur 15.5 visar variationen i lateralt jordtryck på y-axeln som en funktion av väggrörelsen. När väggen rör sig bort från återfyllningen minskar sidotrycket med ökningen av väggens rörelse; det minsta laterala jordtrycket som utövas på väggen kallas aktivt jordtryck.
när väggen rör sig mot jorden ökar det laterala jordtrycket som genereras med ökningen av väggens rörelse; det maximala laterala jordtrycket som genereras på väggen kallas passivt jordtryck. Det laterala jordtrycket som utövas på väggen när väggen är fixerad i läge kallas jordtryck i vila.
härledning av uttryck för jordtryck i Vila:
när ett material utsätts för tredimensionella (3D) påkänningar, kan de tre koordinataxlarna, X, Y och Z, längs de tre koordinataxlarna, beräknas stammen längs X-axeln utifrån principerna för materialmekanik as-
ex = 1 / E …(15.1)
där ex är den horisontella stammen (i X-riktningen), E är elasticitetsmodulen i jorden, och XXL är Poissons förhållande. Vid jordtryck i vila –
ex = 0 …(15.2)
x = x0 …(15.3)
ersätta dessa värden i Eq. (15.1) vi har –
ex = 1/E = 0
eller p0 – μ(p0 + σz)= 0 ⇒ p0 – µp0 – μσz= 0 ⇒ p0 – (1 + μ) = μσz
p0 = σz …(15.4)
p0 = K0σz …(15.5)
där K0 är koefficienten av jorden, tryck på rest och σz är den vertikala stress på grund av egentyngd av jord på djup z, där jorden trycket på resten skall beräknas –