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🛠️ 擋土牆土壓力計算器

專業免費的 擋土牆土壓力計算器。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
18 kPa (kN/m²) — soil plus surcharge
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

這個計算器能做什麼

擋土牆的工作就是擋住一整塊土體,而土體會不斷往側向推。本工具採用經典的 Rankine(蘭金)土壓力理論,一次算出牆底的水平土壓力、每公尺牆長所承受的合力推力、該合力的作用高度,以及對牆底(踵部)的傾覆力矩。這四個數字,正是後續檢核滑動、傾覆與地耐力的起點。土壤力學本身是全球通用的原理,並不限於特定國家;不過載重與強度折減係數該怎麼取,仍要依照你所在地的設計規範(在台灣即為建築物基礎構造設計規範等相關法規)來決定。

使用方式

先選定土壓力狀態。一般懸臂式或重力式擋土牆可以朝背填土的反方向轉動幾公釐,選主動土壓力;像是與樓板相接、受到束制的地下室外牆這類剛性牆體,選靜止土壓力;若是土壤被牆體或牆趾鍵推擠、反過來提供阻抗,則選被動土壓力。接著輸入牆高 H(公尺)、土壤單位重 \gamma(kN/m³,粒狀回填土一般為 16–20)、內摩擦角 \phi(度,砂與礫石約 28–38),以及來自車流、堆料或鄰近基腳的均佈超載 q(kPa)。

公式說明

土壓力隨深度呈線性增加,因此土壤造成的部分是三角形分布,超載造成的部分則是均勻的矩形分布:

\sigma_h = K(\gamma H + q), \qquad P = \tfrac{1}{2}K\gamma H^2 + KqH

其中 K 依你所選的狀態分別代入 K_a、K_0 或 K_p。三角形分布的合力作用在牆底以上 H/3 處,矩形分布則作用在 H/2 處,因此整體的力臂即為兩者以力量大小加權後的平均值。

計算範例

以主動土壓力為例,取 H = 3 m、\gamma = 18 kN/m^3、\phi = 30^\circ 與 q = 10 kPa:

K_a = ((1 - \sin 30^\circ) ÷ (1 + \sin 30^\circ)) = ((0.5) ÷ (1.5)) = 0.333
\sigma_h = 0.333 × (18 × 3 + 10) = 21.33 kPa
P = \tfrac{1}{2}× 0.333 × 18 × 3^2 + 0.333 × 10 × 3 = 27 + 10 = 37 kN/m

合力落在牆底以上 1.135 m 處,換算成每公尺牆長的傾覆力矩為 42 kN·m。

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

計算結果有包含水壓嗎?
沒有。本模型假設背填土完全排水良好。只要牆背可能積水,就必須另外加上靜水壓力 \(\gamma_w z\),並對地下水位以下的土壤改用浸水單位重。這往往會讓推力直接翻倍,也正是排水孔阻塞後擋土牆頻頻破壞的主因。
為什麼被動土壓力係數這麼大?
\(K_p\) 是 \(K_a\) 的倒數,所以在 \(\phi = 30^\circ\) 時是 3.0,而主動只有 0.33。再者,被動阻抗需要牆體產生相當大的位移才能充分發揮,因此設計上通常會取較高的安全係數,甚至直接忽略表層土的貢獻。
可以用在黏性土(黏土)嗎?
只能當作粗略的初步檢核。黏土會多出凝聚力項 \(-2c\sqrt{K_a}\),而且長期強度會衰減,必須交由專業技師另行分析。