《土力学》电子课件 第三章土力学.pptVIP

第3章 地基中的应力 3.1 概述 3.3 有效应力原理 3.5 地基中的附加应力 3.7 刚性基础的倾斜 3.2 地基中的自重应力 3.4 基底压力计算 3.6 平面问题条件下 的附加应力 3.8 几个问题的讨论 §3.1 概述（一） 3.1.1 研究土中应力的目的 建筑物地基的土体在上部荷载的作用下会发生变形，使建筑物发生沉降、倾斜和水平位移等破坏，过大的变形会影响建筑物的安全和正常使用，因此有必要了解和掌握土体中应力的分布规律和计算方法。 自重应力：由土体本身有效重量产生的应力，通常认为变形已经稳定； 附加应力：由于外荷在地基内部引起的应力，是使地基失稳和产生变形的主要原因。 土中一点三维应力状态的六个独立分量 §3.1 概述（二） 3.1.2 土中的应力状态 计算地基应力时，将地基看作具有水平界面、深度和广度都无限大的半空间无限体。 三维应力状态、平面应变状态、侧限应力状态 (ａ) 材料力学　 　　 (ｂ) 土力学 §3.1 概述（三） 应力的方向（ 土力学） 法向应力以压应力为正，拉应力为负； 切向应力以表面外法线与坐标轴方向一致的截面为基准面，与坐标轴方向相反为正或以使截面外法线顺时针方向转为正。 3.2.1 竖向自重应力 均质土层 成层土层 γ : 土的天然重度，kN/m3 h : 计算应力点以上土层厚度，m hi : i 层土的厚度，m n : 计算深度范围内土层数 γi : 第i层土的的天然重度，kN/m3 ，地下水位以下应取浮重度γi’ ＝γisat-γw §3.2 地基中的自重应力（一） 对位于地下水位以下有不透水层，该层上的有效自重应力为上部水和土的总重。 右图中 §3.2 地基中的自重应力（二） γ1z1 +γ2 satz2 不透水层 3.2.2 水平自重应力 根据虎克定律 ν —土的泊松比　　 Ｋ0—土的侧压力(静止土压力)系数 侧限条件 §3.2 地基中的自重应力（三） 土中两种应力试验 §3.3 有效应力原理（一） 3.2.1 土中两种应力试验 有效应力 由钢球施加的应力，通过土体骨架传递的应力为有效应力，只有这种应力才使得土体变形，强度改变。 孔隙水压力 由水施加的应力通过孔隙水来传递，即孔隙水压力，这种应力不会使土体发生压缩变形。 3.3.2 有效应力原理 土体在外力作用下处于平衡，沿a-a截面取脱离体，土颗粒接触面的法向应力σs， Ａs－土颗粒接触面积之和，u－孔隙水压力，Aw－孔隙水横截面积，u a－孔隙气压力，Aa－空气截面积 根据平衡条件： σA=σsＡs+ u Aw+ u aAa 对于饱和土体：Aa＝０ 则　　　　σA=σsＡs+ u Aw 式中，σ－作用于截面上的总应力。 变换得：σ=σsＡs／A + u (A –As)／A 或 σ=σsＡs／A + u (１–As／Ａ) 有效应力原理示意图 ≈1 σ σ=σ + u 有效应力原理 §3.3 有效应力原理（二） 3.3.3 有效应力原理应用举例 C点水平面上 竖向总应力：σ=γh1+γsat h2 孔隙水压力： u =γw h2 有效应力：σ’＝σ－u＝γh1+γh2 §3.3 有效应力原理（三） 静水条件下各应力的分布 毛细水上升时土中有效自重应力的变化 毛细水上升区由于表面张力的作用使孔隙水压力为负值，u=－γwhc使有效应力增加。 在地下水位以下，由于水对土粒的浮力作用，使有效应力减小。 毛细水上升时土中总应力、孔隙水压力及有效应力计算 §3.3 有效应力原理（四） 稳定性渗流条件下 土中水渗流时总应力、孔隙水压力及有效应力计算： (a) 静水时 (b) 水自上向下渗流 (c) 水自下向上渗流 §3.3 有效应力原理（五） (a) 静水时 (b) 水自上向下渗流 (c) 水自下向上渗流 §3.4 基底压力计算（一） 3.4.1 基底接触应力的实际分布 基底接触应力的实际分布取决于地基土的性质，地基与基础的相对刚度，荷载大小、性质及其分布情况，基础埋深、面积、形状等。 柔性基础 刚度很小，基础与地基共同变形，接触应力同上部荷载分布。 刚性基础 刚度大，基础与地基变形必须相互协调，出现应力重分布现象。 中心荷载作用下柔性基础 底面处接触应力分布图 中心荷载作用下刚性基础 底面处接触应力分布图 (a