土力学与基础工程课件作者务新超魏明1-4章节第三章节.pptVIP

土体中的应力 第三章 制作：务新超 《土力学与基础工程》电子教案 §3 土体中的应力 §3 土体中的应力 强度问题 变形问题 地基中的应力状态 应力应变关系 土力学中应力符号的规定 自重应力 附加应力 基底压力计算 有效应力原理 建筑物修建以后，建筑物重量等外荷载在地基中引起的应力，所谓的“附加”是指在原来自重应力基础上增加的压力。 建筑物修建以前，地基中由土体本身的有效重量所产生的应力。 §3 土体中的应力 §3.1 土的自重应力 §3.3 地基附加应力 §3.2 基底压力 §3.1 土的自重应力 一. 均质地基中的自重应力 假定：水平地基  半无限空间体  半无限弹性体 有侧限应变条件  一维问题 §3 土体中的应力 定义：在修建建筑物以前，地基中由土体本身的有效重量而产 生的应力。 目的：确定土体的初始应力状态 计算：地下水位以上用天然重度，地下水位以下用浮重度 （一） 均质地基中的自重应力 1.计算公式 竖直向： 一、土的自重应力及其分布形态 水平向： A σcz=γz ２.自重应力分布 取土柱为脱离体 水平面上均匀分布 竖直线上为三角形分布 土柱重W=γAz，根据力的平衡有W=σczA （二）成层地基 竖直向： 水平向： γ2 γ3 γ1 w A σcz=ΣγiHi γ2 γ3 γ1 w 土柱重W=AΣγiHi，根据力的平衡有W=σczA 1.计算公式 ２.自重应力分布 水平面上均匀分布 竖直线上为折线形分布 A σcz=ΣγiHi γ1＞γ2 ， γ3 ＞γ2 重度γ越大斜线越缓，重度γ越小斜线越陡 γ2＞γ1 ， γ3 ＞γ2 自重应力在不透水层面处突变 均质地基 成层地基 二、地下水对自重应力的影响 重度：地下水位以上用天然重度γ 地下水位以下用浮重度γ’ 1.地下水位下降对自重应力的影响 2.地下水位上升对自重应力的影响 思考题：1. 水位骤降后，原水位到现水位之间的饱 和土层用什么重度？ 2. 水位变化对自重应力有何影响？ 重度：地下水位以上用天然重度γ 地下水位以下用浮重度γ’ 自重应力分布线的斜率是重度； 自重应力在等重度地基中随深度呈直线分布； 自重应力在成层地基中呈折线分布； 在土层分界面处和地下水位处发生转折。 土的自重应力特征 §3 土体中的应力 §3.1 土的自重应力 §3.3 地基附加应力 §3.3 基底压力 §3.2 基底压力计算 基底压力：基础底面传递给地基表面的压力，也称基底接触压力。 基底压力 附加应力 地基沉降变形 地基反力 基础结构的外荷载 上部结构的自重及各种荷载都是通过基础传到地基中的。 影响因素 计算方法 分布规律 上部结构 基础 地基 建筑物设计 暂不考虑上部结构的影响，使问题得以简化； 用荷载代替上部结构。 基础底面压力的影响因素 基底压力 基础条件 刚度 形状 大小 埋深 大小 方向 分布 土类 密度 土层结构等 荷载条件 地基条件 抗弯刚度EI=∞ → M≠0； 反证法: 假设基底压力与荷载分布相同，则地基变形与柔性基础情况必然一致； 分布: 中间小, 两端无穷大。 一、基础底面压力分布规律 2. 弹性地基，绝对刚性基础 基础抗弯刚度EI=0 → M=0； 基础变形能完全适应地基表面的变形; 基础上下压力分布必须完全相同，若不同将会产生弯矩。 条形基础，竖直均布荷载 1. 3. 弹塑性地基，有限刚度基础 — 荷载较小 — 荷载较大 砂性土地基 粘性土地基 — 接近弹性解 — 马鞍型 — 抛物线型 — 倒钟型 根据圣维南原理，基底压力的具体分布形式对地基应力计算的影响仅局限于一定深度范围；超出此范围以后，地基中附加应力的分布将与基底压力的分布关系不大，而只取决于荷载的大小、方向和合力的位置。 二. 基底压力的简化计算 基底压力的分布形式十分复杂 简化计算方法： 假定基底压力按直线分布的材料力学方法 基础尺寸较小 荷载不是很大 荷载条件 竖直中心 竖直偏心 倾斜偏心 基础形状 矩形 条形 P’—单位长 度上的荷载 基础形状与荷载条件的组合 F F 矩形面积中心荷载 矩形面积偏心荷载 矩形面积偏心荷载 eb/6: 梯形 e=b/6: 三角形 eb/6: 出现拉应力区 e e K 3K F F F 高耸结构物下可能的的基底压力 基底压力合力与总荷载相等 土不能承受拉力 压力调整 K=b/2-e 矩形面积单向偏心荷载 b e F F Fv Fh 倾斜偏心荷载 分解为竖直向和水平向荷载，水平荷载引起的基底水平应力视为均匀分布。 条形基础竖直偏心荷载 §3 土体中的应力 §3.1 土的自重应力 §3.3 地基附加应力 §3.3 基底压力 §3.3 地