土力学 第3章(3.4.2.ppt

第三章 地基中的应力 (3.4.2-3.6) 3.4.2 附加应力的平面问题 本节学习要求： 掌握2个概念及4种计算方法 2个概念：（1）条形基础（2）平面问题:基底压力沿宽度任意分布，沿长度向均匀分布 3.4.2 附加应力的平面问题 4种计算方法： （1）条形基础上均布荷载下地基中的附加应力 （2）条形基础上三角形荷载下地基中的附加应力 （3）条形基础上梯形荷载下地基中的附加应力 （4）条形基础上水平荷载下地基中的附加应力 (1)均布线荷载-费拉曼(Flamant)解 作用于 上的荷载为 (3) 三角形荷载 如:挡土墙基础受偏心荷载的情况 (4) 水平荷载 (5) 梯形分布荷载 计算方法:叠加法(三角形组合或 三角形与矩形组合) 基底水平应力按均匀分布考虑： Ph=450/15=30kPa （2）附加应力计算 P=80kPa （均匀分布） Pt=40kPa（三角形分布） 3.5 土的有效应力原理 有效应力原理是土力学中的一个重要的课题，是近代土力学与古典土力学的重要区别. 古典土力学用总应力来研究土的压缩性和土的强度；现代土力学用有效应力来研究土的力学特性，后者更具科学性。 3.5.1 基本概念 (1)由钢球施加的应力，通过砂土的骨架传递的应力称为有效应力，用 表示。它使土层发生压缩变形，强度发生变化。 (2)由水施加的应力通过孔隙中水来传递称为孔隙水压力，用u表示。它不能使土层发生压缩变形。 3.5.2 自重应力、基底压力和附加应力下的两种力系 （1）自重应力下的两种力系 当地面以上h变化时，可以引起σ的变化，但σ′不会随升降而变化，即h的变化不会引起土体的压缩或膨胀。 分三种情况（a）水位基底总压力孔隙水压力基底有效压力 基底总压力孔隙水压力基底有效压力 （b）水位 （c）水位上下游不同 地基中某点的应力状态为 土颗粒在一般应力下压缩量很小，故认为单位土体的压缩量等于孔隙流体的压缩量，即 两个重要结论 通过以上三种（自重应力、基底压力、附加应力）两种力系分析得到： （1）饱和土在任何受力下都可划分为两个独立力系：有效自重应力和孔隙水压力，且 （2）饱和土体的变形和强度，仅受有效应力支配，与孔隙水压力无关。 3.6 土体附加应力的一些问题讨论 3.6.1 均质土体中附加应力的测量 采用压力盒量测或荷载试验等测量。 当荷载较小时，理论计算 附加应力与实测值接近； 但在沉降计算中仍需加 入经验系数进行修正。 3.6.2 分层地基对土体中应力的影响 （1）双层地基，根据当层法计算地基中的附加应力 当采用当层代替后，双层地基成了均质地基， 当层土体厚度为： 3.6.2 分层地基对土体中应力的影响 （1） 双层地基 (a) 上硬下软土层（ E1 E2, h1 h ） 如图(b)，A点应力小于均质时A点应力 (b) 上软下硬土层（ E1 E2, h1 h ） 如图(c) ，A点应力大于均质时A点应力 曲线1:上硬下软 曲线2:均匀土层 曲线3:上软下硬 （2） 变形模量随深度增大的地基 当土的变形模量 E0 随深度逐渐增大时，与通常假定的均质地基相比较，沿荷载中心线下，前者的地基附加应力?z变大，即发生应力集中。 曲线1:均匀土层 曲线2:变形模量E0随Z逐渐增大 （3） 横观各向同性体地基 天然状态：水平 与竖直 不等，常为 横观各向同性，一般 ,也有 沃尔夫(wolf，1935)假定竖直和水平向泊松比相同 （1） 竖向附加应力发生应力集中现象; （2） 竖向附加应力发生应力扩散现象. 本章作业题: 3-1 3-3 3-5 3-7 3-8 （1）双层地基 上软下硬土层 上硬下软土层 3.6.2 分层地基对土体中应力的影响 3.6.2 3.6.2 （3）横观各向同性体地基 3.6.2 （1）条形基础: 当矩形基础的长宽比 L／b≥ 10时,称为条形基础; 如:墙基、挡土墙基础、路基、坝基等。 （2）平面问题: 基底压力沿宽度方向任意分布，沿长度方向均匀分布， 亦即荷载在每个断面上的分布形式相同。 平面应变问题：横断面上都没有切应力，