土的压缩性与地基沉降计算.ppt
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1、 建筑与土木工程学院土土 力力 学学SoilSoil MechanicsMechanics授课人:刘授课人:刘 钢钢2014年2月-2014年4月 建筑与土木工程学院土的压缩性及地基沉降计算土的压缩性及地基沉降计算Compressibility of SoilCompressibility of Soil and Foundation Settlement and Foundation Settlement Calculation Calculation 建筑与土木工程学院主要内容主要内容1.土的变形特性土的变形特性2.有效应力原理有效应力原理3.侧限条件下土的压缩性侧限条件下土的压缩性4.土
2、的压缩性原位测试土的压缩性原位测试5.地基中的应力分布地基中的应力分布6.地基最终沉降量地基最终沉降量7.应力历史对地基沉降的影响应力历史对地基沉降的影响8.地基回弹和再压缩变形的计算地基回弹和再压缩变形的计算9.地基沉降与时间的关系地基沉降与时间的关系10.建筑物沉降观测与地基允许变形值建筑物沉降观测与地基允许变形值 建筑与土木工程学院地地基基沉沉降降计计算算受荷情况受荷情况(土中应力)(土中应力)土的压缩性土的压缩性应力历史应力历史回弹再压缩回弹再压缩与时间的关系与时间的关系、建筑与土木工程学院受荷情况受荷情况(土中应力)(土中应力)土的应力状态及应力应变关系土的应力状态及应力应变关系土中
3、应力计算土中应力计算自重应力自重应力基底压力基底压力附加应力附加应力有效应力原理有效应力原理(1 1)应力分量与符号规定)应力分量与符号规定1.1.应力状态及应力应变关系应力状态及应力应变关系=建筑与土木工程学院材料力学+-+-正应力剪应力拉为正压为负顺时针为正逆时针为负压为正拉为负逆时针为正顺时针为负土力学 建筑与土木工程学院(2 2)地基中常见的应力状态)地基中常见的应力状态 yzxo=1 1)一般应力状态)一般应力状态三维状态三维状态 建筑与土木工程学院yzxo2)2)平面应变条件平面应变条件二维问题二维问题l垂直于y轴切出的任意断面的几何形状均相同,其地基内的应力状态也相同;l沿长度方
4、向有足够长度,L/B10;l平面应变条件下,土体在x,z平面内可以变形,但在y方向没有变形。建筑与土木工程学院应变条件应力条件独立变量=000000000 建筑与土木工程学院3)3)侧限应力状态侧限应力状态一维问题一维问题水平地基半无限空间体;半无限弹性地基内的自重应力只与Z有关;土质点或土单元不可能有侧向位移侧限应 变条件;任何竖直面都是对称面应变条件AByzxo 建筑与土木工程学院应变条件应力条件独立变量=00000000000000K0:侧压力系数 建筑与土木工程学院试样压力室压力水排水管阀门轴向加压杆有机玻璃罩橡皮膜透水石顶帽l施加围压,排水阀门始终打开,充分固结l施加偏时,排水阀门始
5、终打开,速度慢足以使孔压消散测定:轴向应变轴向应力体积应变(3 3)应力应变关系)应力应变关系 建筑与土木工程学院应力应变关系以某种粘土为例 建筑与土木工程学院水槽内环环刀透水石试样传压板百分表施加荷载,静置至变形 稳定逐级加大荷载测定:轴向应力轴向变形试验结果:建筑与土木工程学院应力应变关系以某种粘土为例 建筑与土木工程学院 建筑与土木工程学院常规三轴试验与侧限压缩试验应力应变关系曲线的比较常规三轴试验与侧限压缩试验应力应变关系曲线的比较 建筑与土木工程学院2.2.土中应力计算土中应力计算土中应力计算土中应力计算自重应力自重应力基底压力基底压力附加应力附加应力 均匀一致各向同性体(土层性质变
6、化不大时)线弹性体(应力较小时)连续介质(宏观平均)与(x,y,z)无关与方向无关 理论 方法弹性力学解求解“弹性”土体中的应力解析方法优点:简单,易于绘成图表等碎散体非线性弹塑性成层土各向异性pe线弹性体加载卸载 建筑与土木工程学院(1 1)土体自重应力的计算)土体自重应力的计算假定:水平地基半无限空间弹性体 有侧限应变条件一维问题定义:在修建建筑物以前,地基中由土体本身的有效 重量而产生的应力。目的:确定土体的初始应力状态 建筑与土木工程学院成层地基均质地基竖直向:水平向:竖直向:水平向:容重:地下水位以上用天然容重地下水位以上用天然容重 地下水位以下用浮容重地下水位以下用浮容重231 建
7、筑与土木工程学院自重应力分布线的斜率是容重;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;在土层分界面处和地下水位处发生转折。均质地基成层地基 建筑与土木工程学院(2)(2)基底压力计算基底压力计算基底压力:基础底面传递给地基表面的压力,也称基底接触压力。基底压力附加应力地基沉降变形基底反力基础结构的外荷载上部结构的自重及各种荷载都是通过基础传到地基中的。影响因素计算方法分布规律上部结构基础地基建筑物设计暂不考虑上部结构的影响,使问题得以简化;用荷载代替上部结构。建筑与土木工程学院1 1)影响因素)影响因素基底压力基础条件刚度形状大小埋深大小方向分布土类密度土层结构等
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