土力学第三章土中应力计算详解ppt课件

土力学第三章土中应力计算,1,第三章土中应力计算,3.1土的自重应力3.2基底压力3.3地基附加应力3.4有效应力原理,2,地基变形的原因是由于土体具有可压缩性的内在因素和地基受到附加压力的作用的外在因素。为了计算地基沉降以及对地基进行强度与稳定性分析,必须知道土中应力分布。土中应力包括土的自重应力和附加应力（新增应力）。,特点：一般自重应力不产生地基变形（新填土除外）；而附加应力是产生地基变形的主要原因。,概述,3,概述,有效应力：由土骨架传递或承担的应力孔隙应力：由土中孔隙水承担的应力静孔隙应力与超孔隙应力自重应力：由土体自身重量所产生的应力附加应力：由外荷载(建筑荷载、车辆荷载、土中水的渗流力、地震作用等)的作用，在土中产生的应力增量。,4,基本假定,地表临空,地基：均质各向同性线性变形半空间体,应用弹性力学关于弹性半空间的理论解答,地基土是各向同性、均质、半无限空间弹性体地基土在深度和水平方向都是无限的,5,1.均质土竖向自重应力,若将地基视为均质半无限空间弹性体，土体在自重作用下只能产生竖向变形，而无侧向位移及剪切变形存在，因此在深度z处平面上，土体因自身重力产生的竖向应力等于单位面积上土柱体的重力。,6,2.成层土的竖向自重应力计算,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有效重度；2.非均质土中自重应力沿深度呈折线分布；3.地下水位以下，若埋藏有不透水层，由于不透水层中不存在水的浮力，故层面及层面以下的自重应力应按上覆土层的水土总重计算。紧靠上覆层与不透水层界面上下的自重应力有突变，使层面处具有两个自重应力值。,1h1,1h1+2h2,1h1+2h2+3h3,7,3.水平向自重应力,侧压力系数或静止土压力系数,地基土在重力作用下，除承受作用于水平面上的竖向自重应力外，在竖直面上还作用有水平向自重应力。由于土柱体在重力作用下无侧向变形和剪切变形，因此可以证明侧向自重应力与竖向自重应力成正比，剪应力均为零。,8,4地下水位升降对自重应力的影响,9,土的自重应力分布曲线是一条折线，拐点在土层交界处和地下水位处。同一层土的自重应力按直线变化。自重应力随深度的增加而增大。,自重应力分布曲线的变化规律,10,【例题3-1】计算自重应力，并绘分布图。,11,4.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cz沿深度的分布图。,12,13,均质地基,成层地基,14,3.2基底压力与基底附加应力,15,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,基底反力,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。,16,一.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,17,基底压力分布,弹性地基，绝对刚性基础,弹性地基，完全柔性基础,18,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,基底压力分布,19,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，而只取决于荷载合力的大小、方向和位置。,实用简化计算,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,基础尺寸较小荷载不是很大,20,荷载条件,竖直中心,竖直偏心,倾斜偏心,基础形状,矩形,条形,基础形状与荷载条件的组合,21,中心荷载作用下的基底压力,若是条形基础，F,G取单位长度基底面积计算,G=GAd,取室内外平均埋深计算,22,偏心荷载作用下的基底压力,作用于基础底面形心上的力矩M=(F+G)e,基础底面的抵抗矩；矩形截面W=bl2/6,23,讨论,当e0，基底压力呈梯形分布,当e=l/6时，pmax0，pmin=0，基底压力呈三角形分布,当el/6时，pmax0，pminE1,H,均匀,成层,E1,E2E1,50,3.4有效应力原理,孔隙水应力：饱和土体中由孔隙水来承担或传递的应力定义为孔隙水应力，常用u表示。,孔隙水应力的特性与通常的静水压力一样，方向始终垂直于作用面，任一点的孔隙水应力在各个方向是相等的。,51,有效应力：通过粒间接触面传递的应力称为有效应力，只有有效应力才能使得土体产生压缩（或固结）和强度。把研究