《土力学与基础教学课件》04.ppt

第四章 土中应力分布与计算 4.2 地基中的自重应力 自重应力：由于土体本身自重引起的应力 一、竖向自重应力 成层土的自重应力计算 三、水平向自重应力 四、例题分析 【例】一地基由多层土组成，地质剖面如下图所示，试计算并绘制自重应力σcz沿深度的分布图 4.3 基底压力的计算 基底压力：建筑物上部结构荷载和基础自重通过基础传递给地基，作用于基础底面传至地基的单位面积压力。 1、柔性基础：没有抵抗弯曲变形的能力，基础随地基一起变形，基底接触压力分布与上部荷载分布情况相同。均布荷载下其基底沉降是中部大，边缘小。 二、中心荷载作用下的基底压力 三、偏心荷载作用下的基底压力 讨论： 基底压力重分布 四、基底附加压力 基底附加压力：作用于地基表面，由于建造建筑物而新增加的压力称为基底附加压力，即导致地基中产生附加应力的那部分基底压力 【例题分析】 【例】某条形地基，如下图所示。基础上作用荷载F=400kN/m，M=20kN?m，试求基底附加压力。 4.4 地基附加应力 附加应力：新增外加荷载在地基土体中引起的应力 一、竖向集中荷载作用下的地基附加应力 布辛奈斯克解 附加应力分布规律： 距离地面越深，附加应力的分布范围越广 在集中力作用线上的附加应力最大，向两侧逐渐减小 同一竖向线上的附加应力随深度而变化 竖向集中力作用引起的附加应力向深部向四周无限传播，在传播过程中，应力强度不断降低（应力扩散） 附加应力分布规律 附加应力分布规律 叠加原理 由几个外力共同作用时所引起的某一参数（内力、应力或位移），等于每个外力单独作用时所引起的该参数值的代数和 二、矩形基础地基中的附加应力计算 角点法计算地基附加应力Ⅰ 角点法计算地基附加应力Ⅱ 角点法计算地基附加应力Ⅲ 三、三角形分布的垂直荷载 四、圆面积上各种分布荷载作用下的附加应力计算 五、条形基础地基中的附加应力计算 附加应力在水平方向衰减 Pa z Pb a b 两个集中力作用下σz的叠加 积分 矩形基础角点下的竖向附加应力系数 z M o IV II III I o I II III IV p II I o o I III o IV o II 计算点在基底边缘 计算点在基底边缘外 计算点在基底角点外 I o o III II IV dp布辛涅斯克解 积分 矩形基础角点下的竖向附加应力系数，均为m,n的函数 圆形荷载 中心下 圆形荷载 周边下 1 均布线荷载 2 均布条形荷载 * 基 础 地 基 上部结构 地 基：受上部结构影响（受力、变形）的一定范围内的地层。 计算地基应力的目的 确定地基的承载力 确定地基的变形 4.1 概 述 土中的应力按引起的原因可分为: 确定土体初始应力状态 土体在自重作用下，在漫长的地质历史时期，已经压缩稳定，因此，土的自重应力不再引起土的变形。但对于新沉积土层或近期人工充填土应考虑自重应力引起的变形。 天然地面 1 1 z z σcz σcz= ? z 土体中任意深度处的竖向自重应力等于单位面积上土柱的有效重量。 截面上水的面积 二、有效应力及有效应力原理 1. 孔隙水压pore water pressure和有效应力effective stress 饱和土样 土颗粒 孔隙水 颗粒之间的作用力Ps 孔隙水压力u 土样的平衡方程 土样截面积 孔隙水压力 颗粒之间作用力的竖向分量 总应力 有效应力? ′ ?1 2. 有效应力原理及其意义 （1）总应力可分为有效应力和孔隙水压。 （Terzaghi，1923） Karl Von Terzaghi (1883~1963) 有效应力??：对应于颗粒之间作用力的应力。 或：有效应力等于总应力减去孔隙水压。 （2）土的变形和强度取决于有效应力而不是总应力。 一个例子——深海底的土层是否要承受很大的压力？ 总应力 孔隙水压 H 很大时，? 很大。 但事实上，表面的砂土是很松散的。 有效应力 h 较小时，?′也较小。 本例表明，土的变形取决于土中有效应力而不是总应力。 说明： 1.地下水位以上土层采用天然重度，地下水位以下土层采用浮重度 2.非均质土中自重应力沿深度呈折线分布 天然地面 h1 h2 h3 ??3 ?2 ?1 水位面 ?1 h1 ?1 h1 + ? 2h2 ?1 h1 + ? 2h2 + ??3h3 天然地面 z 静止侧压力系数 57.0kPa 80.1kPa 103.1kPa 150.1kPa 194.1kPa F 接触压力 影响基底压力的因素: 基础的形状、大小、刚度，埋置深度，基础上作用荷载的性质（中心、偏心、倾斜等）及大小、地基土性质 (柔