最新土力学课件地基中的应力ppt课件.ppt
本章主要内容本章主要内容3.1 概述概述3.2 土的自重应力土的自重应力3.3 自重应力系自重应力系 有效应力原理有效应力原理3.4 基底接触应力分布及简化计算基底接触应力分布及简化计算3.5 地基中的附加应力地基中的附加应力空间问题的解及其应用空间问题的解及其应用3.6 地基中的附加应力地基中的附加应力平面问题的解及其应用平面问题的解及其应用3.7 非均质和各向异性地基中的附加应力非均质和各向异性地基中的附加应力3.8 其他条件下地基中的应力计算其他条件下地基中的应力计算自重应力自重应力由土体自身重量所产生的应力。由土体自身重量所产生的应力。附加应力附加应力由外荷（静的或动的）引起的土中应力。由外荷（静的或动的）引起的土中应力。基底压力基底压力附加应力附加应力地基沉降变形地基沉降变形基底反力基底反力基础结构的外荷载基础结构的外荷载下卧层持力层地地基基基础FG主要受力层概概 述述土中的应力分为两种：土中的应力分为两种：建筑物修建之前已经存在，也称建筑物修建之前已经存在，也称为初始应力为初始应力建筑物修建之后的在建筑物修建之后的在自重应力基础上增加自重应力基础上增加的应力的应力 3.2 3.2 土的自重应力土的自重应力zcz地面地面Zczzczz地面地面zczz土的自重应力土的自重应力地下水位以下的土：地下水位以下的土：地下水位以下，用有效重度；不同土层的重量可以叠加地下水位以下，用有效重度；不同土层的重量可以叠加332211hhhcz土的自重应力土的自重应力h1地面地面h221311223hhh1 1h1 122hhh3自重应力在等容重地基中随深度呈直线分布；自重应力在等容重地基中随深度呈直线分布；自重应力在成层地基中呈折线分布；自重应力在成层地基中呈折线分布；在土层分界面处和地下水位处发生转折。在土层分界面处和地下水位处发生转折。 均质地基均质地基1 2 2 )(21 成层地基成层地基土的自重应力土的自重应力K0土的侧压力系数土的侧压力系数，它是土体在侧限条件下水平有效应力与竖向，它是土体在侧限条件下水平有效应力与竖向有效应力之比，有效应力之比， K0与土层的应力历史及土的类型有关。见表与土层的应力历史及土的类型有关。见表3.2.1，对一般地基对一般地基K0 0.5左右。左右。czcycxchK0无侧向变形（有侧限）条件下：无侧向变形（有侧限）条件下：10K土的自重应力土的自重应力0yxyx 根据弹性力学中广义虎克定律：根据弹性力学中广义虎克定律：zyxxE1czcycx3 3、土坝的自重应力、土坝的自重应力对于中小型坝，可以采用简化计算，即：忽略土对于中小型坝，可以采用简化计算，即：忽略土体中剪应力的作用，认为土柱间相互独立，也就体中剪应力的作用，认为土柱间相互独立，也就是任一点的自重应力等于其上部土柱的重量是任一点的自重应力等于其上部土柱的重量c = H 。对于重要的土坝要进行有限元分析。对于重要的土坝要进行有限元分析。土的自重应力土的自重应力例：例：某地基土由四层土组成厚度与容重如图，试计算某地基土由四层土组成厚度与容重如图，试计算每土层接触面处的竖向自重应力并画出应力曲线。每土层接触面处的竖向自重应力并画出应力曲线。土的自重应力土的自重应力44332211ZOh4=2.0mh3=1.5mh2=2.0mh1=2.5m33/8 . 9mKN34/4 . 9mKN31/23.18mKN32/62.18mKNkpacz58.455 . 223.18111h44cz3cz4h22cz1cz2h44332211ZOr1=9.40KN/m3r1=9.80KN/m3r2=18.62KN/m33r1=18.23KN/mh4=2.0mh3=1.5mh2=2.0mh1=2.5m1-1面面33cz2cz3h2-2面面3-3面面4-4面面82.82kpa218.6245.5897.52kpa1.59.882.82116.32kpa29.497.52土的自重应力土的自重应力116.32kpa97.52kpa82.82kpa45.58kpa44332211ZOh4=2.0mh3=1.5mh2=2.0mh1=2.5m土的自重应力土的自重应力地下水位下降，会引起原地下水位以地基土中的总地下水位下降，会引起原地下水位以地基土中的总应力，自重应力，有效应力分别怎么变化？应力，自重应力，有效应力分别怎么变化？土的自重应力土的自重应力sat 12sathh地下水位下降引起地下水位下降引起 增大的部分增大的部分h h1 1h h2 2= =-u-uu=u=w wh h2 2u=u=w wh h2 2地下水位下降会引起地下水位下降会引起增大，土会产生增大，土会产生压缩，这是城市抽水压缩，这是城市抽水引起地面沉降的一个引起地面沉降的一个主要原因。主要原因。土的自重应力土的自重应力上部结构的自重及各种上部结构的自重及各种荷载都是通过基础传到荷载都是通过基础传到地基中的。地基中的。上部结构上部结构基础基础地基地基建筑物设计建筑物设计基底接触应力基底接触应力指指上部结构荷载和基础自重上部结构荷载和基础自重通过基础传递，在基通过基础传递，在基础底面处施加于地基上的单位面积压力础底面处施加于地基上的单位面积压力 3.4 3.4 基底接触应力及简化计算基底接触应力及简化计算基础条件基础条件刚度刚度形状形状大小大小埋深埋深大小大小方向方向分布分布土类土类密度密度土层结构等土层结构等荷载条件荷载条件地基条件地基条件影响基底接触应力分布图形的因素影响基底接触应力分布图形的因素基底接触应力及简化计算基底接触应力及简化计算一、基底接触应力实际分布一、基底接触应力实际分布柔性基础柔性基础：刚度较小，基底接触应力与其上的荷载大小：刚度较小，基底接触应力与其上的荷载大小及分布相同及分布相同；基底接触应力及简化计算基底接触应力及简化计算特别地，当中心受压时，基底接触应力分布为均匀分布。特别地，当中心受压时，基底接触应力分布为均匀分布。刚性基础刚性基础：刚度较大，基底接触应力分布随上部荷载的大：刚度较大，基底接触应力分布随上部荷载的大小、基础的埋深及土的性质而异。小、基础的埋深及土的性质而异。当基础尺寸不太大，荷载也较小时，可假定基底压力为当基础尺寸不太大，荷载也较小时，可假定基底压力为直线分布。直线分布。基底接触应力及简化计算基底接触应力及简化计算砂性土地基砂性土地基粘性土地基粘性土地基小荷载小荷载极限荷载极限荷载极限荷载极限荷载小荷载小荷载BLP二、基底接触应力简化计算法二、基底接触应力简化计算法1、中心荷载矩形基础、中心荷载矩形基础:B B L Lx xy yPL BAAGFAPpGFPF为上部结构传至基础顶面的垂直荷载，为上部结构传至基础顶面的垂直荷载，KNG为基础自重和基础台阶上的土重为基础自重和基础台阶上的土重AdGG3G20kN/m基底接触应力及简化计算基底接触应力及简化计算maxmin61vpFeplbl当当eL/6时，基底接触应力成梯形分布；时，基底接触应力成梯形分布；pminpmaxpminpmaxdacb2、矩形面积单向偏心荷载下的基底接触应力、矩形面积单向偏心荷载下的基底接触应力FvPGdacbxxyybLe基底接触应力及简化计算基底接触应力及简化计算WMAGFpminmaxmaxmin61vpFeplbl当当e=L/6时，基底压力为三角形分布；时，基底压力为三角形分布；pmaxPmin=0pmaxPmin=0dacbFvPGdacbxxyybLe基底接触应力及简化计算基底接触应力及简化计算maxmin61vpFeplbl当当eL/6时，基底压力时，基底压力pmin0FvPGdacbxxyybLeapmaxPmin0pmaxPminL/6yyxxWMWMAFyxpv),(五、地基中附加应力的计算（空间问题）五、地基中附加应力的计算（空间问题）(一一)布森涅斯克解布森涅斯克解222251123zFzrzFz(二二)矩形基底均布荷载作用下地基中的附加应力矩形基底均布荷载作用下地基中的附加应力角点下的应力角点下的应力0pczmlbnzb2. 任意点的应力任意点的应力 角点法角点法 abcdo abcdoz = ( C+ C) p0 z = ( C+ C+ C + C) p0当当o o点位于荷载面中心时，点位于荷载面中心时， C = C= C= C，z = 4 Cp0这就是角点法计算均布矩形荷载中心点下z的解。地基中的附加应力地基中的附加应力空间问题的解及其应用空间问题的解及其应用oabcdefghfabcdeghoz = ( C+ C- C- C)p0z =( C- C- C+ C)p0 ( (三三) )矩形面积上作用竖直三角形荷载矩形面积上作用竖直三角形荷载在零角点下任意深度在零角点下任意深度z处所引起的竖直附加应力处所引起的竖直附加应力z为为 z = tc p0(四四)圆形面积均布荷载作用中心点的附加应力圆形面积均布荷载作用中心点的附加应力00pz),(000rzrlFa 五、地基中附加应力的计算（平面问题）五、地基中附加应力的计算（平面问题）（1）弗拉曼解及其应用）弗拉曼解及其应用（2 2）条形面积上的竖直均布荷载）条形面积上的竖直均布荷载szx zF(,)F(m,n)b b0pszzzxyBp p0 0zM Mx（3）条形基底三角形分布荷载作用下地基附加应力）条形基底三角形分布荷载作用下地基附加应力zaspmn=x/b，m=z/b的函数的函数End of Chapter 2结束
