2013年9月21日 星期六

基礎01與02

2012/08/20 06:38
各位研究員大家好:

基礎工程是土壤力學裏剪力強度的運用,也就是c與ψ兩參數的運用,何時要使用排水的強度參數,何時樣使用不排水的強度參數,希望您上課仔細聽,有疑惑先想一想,再拿來問。

擋土牆是常見的工程結構物,大部分的擋土牆承受牆背的主動土壓力作用,這就是設計階段的「外力」。擋土牆很容易因往牆前的位移量,而導致牆後土壤發生主動土壓力破壞狀況,這是土壤的側向解壓(LE)剪力破壞,不是RC擋土牆的失敗擋土牆在使用年限中,承受背後土壤(背填土)的主動土壓力作用。

請注意考名詞解釋K0KaKp、靜止土壓力、主動土壓力、被動土壓力,考試宜舉例說明。注意、K< K< Kp

若題目指名要算K0狀態下的側向土壓力,則一定採取有效應力分析,不管是砂土還是黏土。水壓力只計算靜態水壓力,不存在超額孔隙水壓,水壓力和有效應力分開算。

Rankine法計算牆背土壓力時,砂土宜採有效應力分析(使用排水參數ψ’),黏土因無法得知瀕臨滑動引起之超額水壓力,宜採總應力分析(使用不排水參數)。請務必把各個側力分量畫出圖形解題,這樣比較不容易錯,利於檢查,也比較容易檢討自己的觀念是否清楚。

Rankine法計算牆背某深度土壓力(應力)時,是先算出該深度的垂直應力σv最後再乘以「轉換係數」Ka,轉成水平應力。我們上課說這是「最後轉換原則」,請不要提前轉換。

Coulomb法是一種靜力平衡法,題目會指定破壞面角度,考生對滑動土楔進行靜力平衡分析(注意摩擦力方向),即可得Pa。您可以使用幾何上的圖解法,即是力量必形成封閉多邊形;或使用代數上的解法,聯立Σ Fx = 0Σ Fy = 0,解出RPa

Rankine法與Coulomb法的比較是歷久不衰的考題,考生上網便知,請記住他們的相同點和相異點,包含基本假設Rankine法比較常考,台科大超愛考。

對於主動土壓力,Rankine法所算出來的PaCoulomb法的Pa大。是被我們當成擋土牆所受的外力,外力宜高估。所以用Rankine法所算出來的Pa來設計擋土牆。

應該大家都有看過擋土牆,在山邊、河邊、高速公路邊甚至田埂中,都可以見其蹤跡。你看到的那個擋土牆,有沒有洩水孔?牆頂有無加載?高度大約多少?它為什麼會在那裡?可能的原因是…。希望大家在生活中養成對土木結構物的觀察,以印證您學的理論、公式,這樣可以讓您印象深刻,公式背久一點。

擋土牆略分為剛性及柔性兩種。所謂剛性,是指混凝土、RC一類,它比較不能抵抗地表差異沉陷,宜做在土壤、岩石基礎穩定之處。所謂柔性,是指可隨地表差異沉陷而改變其位置、形狀,常見於溪邊、河邊的筐籠式擋土牆。部落格裏有一些擋土牆、深開挖照片,請瀏覽。


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