西南交大土力学课件.ppt

1,第三章土中应力和地基应力分布,3.1土中自重应力,3.2基底的接触应力,3.3各种荷载作用下弹性地基中的附加应力,2,天然地面,z,1,线,天然地面任意深度z处水平面上的竖直自重应力。,天然地面任意深度z处竖直面上的水平自重应力。,K0,土的侧压力系数或静止土压力系数。由实测或经验公式确定。如：,天然地面任意深度z处土单元体的剪应应力。,z,3.1概述,一、土中自重应力,地基土满足半无限体假设，则有,3,3.1概述,一、土中自重应力,不同深度土的应力应变关系,图中：,E弹性模量（或称变形模量E0，可由现场载荷试验得出)。,G剪切弹性模量,4,3.1概述,二、成层土中竖向自重应力沿深度的分布,5,成层土自重应力：,（31）地下水位以下取值：1、渗水性土：取浮重度2、粘性土：a透水浮重度；b不透水饱和重度sat;c两者之间浮重度,6,地下水位面,不透水层面,h1,h2,h3,h4,z,3.1概述,二、成层土中竖向自重应力沿深度的分布,7,地下水下降，有效自重应力增大,原地下水位,3.1概述,三、地下水位升降对土中自重应力的影响,原地下水位,地下水上升，有效自重应力减小,讨论题：地下水对地基的影响，利用及防治,8,3.2基底的接触应力,一、基底的接触应力,柔性基础,（一）柔性基础,柔性基础的抗弯刚度很小，可以随地基的变形而任意弯曲,（a)荷载均布时，接触压应力p(x,y)=常数,（b)沉降均匀时，接触压应力p(x,y)=常数,(a),(b),9,刚性基础,刚性基础的抗弯刚度很大，受荷后原来是平面的基底沉降后仍然保持平面,（二）刚性基础,一、基底的接触应力,3.2基底的接触应力,荷载均布、沉降均匀，接触压应力p(x,y)=常数,柔性基础,10,1、布森涅斯克解,假定：地基是半无限弹性体，基础底面没有摩擦力。,（二）刚性基础,一、基底的接触应力,3.2基底的接触应力,x,P(x),B,x=0,x=B/2,计算值,实测值,应力重分布,（1）条形基础的接触压应力,11,1、布森涅斯克解,（2）长方形基础的接触压应力,（二）刚性基础,3.2基底的接触应力,L,y,x,Q,（3）圆形基础的接触压应力,B,一、基底的接触应力,12,（二）刚性基础,3.2基底的接触压力,2、简化计算Winkler假设：在中心荷载作用下，如基底各点的沉降量相等，则接触压力可视为均匀分布，即p=Q/A,p,Q,计算值,实测值,简化计算,应力重分布,基底反力均匀分布,一、基底的接触压力,13,二、基底压力的简化计算,（一）中心荷载下的基底压力,F,G,d,A=bl,p,室内地坪,室内地坪,室外地坪,F,G,d,p,内墙或内柱基础,外墙或外柱基础,F作用在基础上的竖向力设计值G基础及其上回填土重标准值,一般取,地下水位以下应扣除水的浮力，取,A基底面积,对于条形基础沿长度方向取1单位长度的截条计算，此时公式中的A改为b,F及G则为基础截条的相应值。,3.2基底的接触压力,A=bl,14,（二）偏心荷载下的基底压力,l,b,y,x,e,F+G,el/6大偏心,pmax,pmax,pmin,k,3k=3(l/2e),式中：M作用于矩形基底力矩设计值kN.m,W基础底面的抵抗矩,e偏心荷载的偏心矩,在上式中，当e=l/6时，pmin=0,*当el/6时，pminb),积分,Q=pdxdy,p,M,33,2、长方形均布荷载任意点下垂直附加应力,应力叠加,（1）计算点在荷载面内,（2）计算点在荷载面外,A,B,D,C,F,E,I,H,G,A,B,C,D,E,F,G,H,J,3.3各种荷载作用下弹性地基中的附加应力,四、面荷载作用下地基中的垂直附加应力,34,4m,5m,F=1940kN,P0=100kPa,d=1.5m,1m,1m,1m,1m,1m,1m,1m,1m,1m,以角点法计算图中矩形基础中心点下不同深度处的附加应力,解,(1)计算基底附加应力p0,基础及其上回填土的总重,基底平均压力设计值(接触压应力),基底平均附加应力设计值,100kPa,95,75,54,39,28,21,17,13,9,1m,例题3.3（矩形荷载作用下地基中的附加应力分布）,35,注意到这是角点下的计算公式，按1/4面积计算，然后叠加。,(2)计算基础中心点下不同深度处的附加应力,例题3.3（矩形荷载作用下地基中的附加应力分布）,角点下,中心点下,下面的Excel计算表中取,注:在z=0点按公式(3.11)计算,36,例题3.3（矩形荷载作用下地基中的附加应力分布）,Excel计算表,37,A,4m,5m,F=1940kN,P0=100kPa,d=1.5m,1m,1m,1m,1m,1m,1m,1m,1m,1m,95,75,54,39,28,21,17,13,9,当有相邻基础如图,面积荷载相同,求基础A中心线下的垂直附加应力.,计算结果见图,0.4,2.0,4.4,6.8,8.8,9.6,9.6,8.4,9.6,1m,例题3.3（矩形荷载作