土力学第4章.pptx
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1、 基 础 工 程 土木工程学院第第 4 章章土土 中中 应应 力力 基 础 工 程 土木工程学院基本内容:基本内容:掌握土中三种应力(掌握土中三种应力(掌握土中三种应力(掌握土中三种应力(自重应力自重应力自重应力自重应力、基底压力基底压力基底压力基底压力以及各以及各以及各以及各种种种种荷载条件下的土中荷载条件下的土中荷载条件下的土中荷载条件下的土中附加应力附加应力附加应力附加应力)计算方法。)计算方法。)计算方法。)计算方法。学习基本要求学习基本要求 1.1.掌握土中自重应力计算;掌握土中自重应力计算;掌握土中自重应力计算;掌握土中自重应力计算;2.2.掌握基底压力和基底附加压力分布与计算;掌
2、握基底压力和基底附加压力分布与计算;掌握基底压力和基底附加压力分布与计算;掌握基底压力和基底附加压力分布与计算;3.3.掌握掌握掌握掌握圆形圆形圆形圆形面积均布荷载、面积均布荷载、面积均布荷载、面积均布荷载、矩形矩形矩形矩形面积均布荷载、面积均布荷载、面积均布荷载、面积均布荷载、矩形矩形矩形矩形 面积面积面积面积三角形三角形三角形三角形分布荷载以及分布荷载以及分布荷载以及分布荷载以及条形条形条形条形荷载等条件下的荷载等条件下的荷载等条件下的荷载等条件下的土中竖向附加应力计算方法;土中竖向附加应力计算方法;土中竖向附加应力计算方法;土中竖向附加应力计算方法;4.4.了解地基中其他应力分量的计算公
3、式。了解地基中其他应力分量的计算公式。了解地基中其他应力分量的计算公式。了解地基中其他应力分量的计算公式。基 础 工 程 土木工程学院概述土中自重应力基底压力地基附加应力主要内容 基 础 工 程 土木工程学院4-1 4-1 概述概述概述概述土中应力土中应力自重应力自重应力附加应力附加应力有效应力有效应力孔隙压力孔隙压力 土中应力增量将引起土的土中应力增量将引起土的变形变形变形变形,从而使建筑物发,从而使建筑物发生下沉、倾斜及水平位移等;生下沉、倾斜及水平位移等;土中应力过大时,也会导致土的土中应力过大时,也会导致土的强度强度强度强度破坏,甚至破坏,甚至使土体发生滑动而使土体发生滑动而失稳失稳失
4、稳失稳。因此,研究土体的因此,研究土体的变形、强度变形、强度变形、强度变形、强度及及稳定性稳定性稳定性稳定性等力学问等力学问题时,都必须掌握先掌握土中应力状态。所以计算土中题时,都必须掌握先掌握土中应力状态。所以计算土中应力分布是土力学的重要内容。应力分布是土力学的重要内容。基 础 工 程 土木工程学院4-2 4-2 土中自重应力土中自重应力土中自重应力土中自重应力自重应力自重应力:由于土体本身自重引起的应力。:由于土体本身自重引起的应力。确定土体初始确定土体初始应力状态应力状态 土体在自重作用下,在漫长的地质历史时期,已经土体在自重作用下,在漫长的地质历史时期,已经压缩稳定,因此,土的自重应
5、力压缩稳定,因此,土的自重应力不再引起土的变形。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。引起的变形。基 础 工 程 土木工程学院一、均质土中自重应力一、均质土中自重应力一、均质土中自重应力一、均质土中自重应力天然地面11zzcz cz=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。的有效重量。基 础 工 程 土木工程学院二、成层土的自重应力计算二、成层土的自重应力计算二、成层土的自重应力计算二、成层土的自重应力计算 基 础 工 程 土木工程学院说明
6、:说明:1.地下水位以上土层采地下水位以上土层采用天然重度,地下水位用天然重度,地下水位以下土层采用浮重度;以下土层采用浮重度;2.非均质土中自重应力非均质土中自重应力沿深度呈折线分布;沿深度呈折线分布;3.3.在地下水位以下,如在地下水位以下,如埋藏有不透水层埋藏有不透水层,由于不由于不透水层中不存在水的浮透水层中不存在水的浮力,所以层面及层面以力,所以层面及层面以下的自重应力应按上覆下的自重应力应按上覆土层的水土总重计。土层的水土总重计。基 础 工 程 土木工程学院三、水平向自重应力三、水平向自重应力三、水平向自重应力三、水平向自重应力静止侧压静止侧压力系数力系数 基 础 工 程 土木工程
7、学院例题分析【例例】一地基由多层土组成,地质剖面如下图所示,试计一地基由多层土组成,地质剖面如下图所示,试计一地基由多层土组成,地质剖面如下图所示,试计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算并绘制自重应力算并绘制自重应力算并绘制自重应力czcz沿深度的分布图沿深度的分布图沿深度的分布图沿深度的分布图 基 础 工 程 土木工程学院57.0kPa80.1kPa103.1kPa150.1kPa194.1kPa 基 础 工 程 土木工程学院4-3 4-3 基地压力基地压力基地压力基地压力一、基地压力的分布规律一、基地压力的分布规律建筑物荷载通过基础传递给地基的压力称建筑物荷载通
8、过基础传递给地基的压力称基底压力基底压力(地基反力)(地基反力)。也就是作用于基础底面土层单位面积。也就是作用于基础底面土层单位面积的压力,单位为的压力,单位为kPakPa。基底压力基底压力分布分布及其及其影响因素影响因素:相对刚度、地基土的性质、基础大小、形状和埋深、相对刚度、地基土的性质、基础大小、形状和埋深、作用在基础上的荷载大小、分布和性质等。作用在基础上的荷载大小、分布和性质等。基 础 工 程 土木工程学院荷载和土性的影响荷载和土性的影响当当荷荷载载较较小小时时,基基底底压压力力分分布布形形状状如如图图a a,接接近近于于弹弹性性理理论论解解;荷荷载载增增大大后后,基基底底压压力力呈
9、呈马马鞍鞍形形(图图b)b);荷荷载载再再增增大大时时,边边缘缘塑塑性性破破坏坏区区逐逐渐渐扩扩大大,所所增增加加的的荷荷载载必必须须靠靠基基底底中中部部力力的的增增大大来来平平衡,基底压力图形可变为衡,基底压力图形可变为抛物线型抛物线型(图图d)d)以至以至倒钟形分布倒钟形分布(图图c)c)。刚刚性性基基础础放放在在砂砂土土地地基基表表面面时时,由由于于砂砂颗颗粒粒之之间间无无粘粘结结力力,其其基基底底压压力力分分布布更更易易发发展展成成图图d d所所示示的的抛抛物物线线形形;而而在在粘粘性性土土地地基基表面上的刚性基础,其基底压力分布易成图表面上的刚性基础,其基底压力分布易成图b b所示的
10、马鞍形。所示的马鞍形。基 础 工 程 土木工程学院二、基地压力的简化计算二、基地压力的简化计算根据弹性理论中圣维南原理,在总荷载保持定值的前提下,地根据弹性理论中圣维南原理,在总荷载保持定值的前提下,地表下一定深度处,基底压力分布对土中应力分布的影响并不显表下一定深度处,基底压力分布对土中应力分布的影响并不显著,而只决定于荷载合力的大小和作用点位置。因此,基底压著,而只决定于荷载合力的大小和作用点位置。因此,基底压力可近似地按直线分布的图形计算,即可以采用材料力学计算力可近似地按直线分布的图形计算,即可以采用材料力学计算方法进行简化计算。方法进行简化计算。基 础 工 程 土木工程学院一、中心荷
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