第三章基底接触压与附加应力.ppt

第三章土的压缩性与地基沉降计算 土力学与地基基础 深圳大学土木工程学院 地基中的应力分布 土的压缩特性 地基的最终沉降量计算 地基沉降与时间的关系 应力历史对地基沉降的影响 有效应力原理 均布外荷载 P 饱和土中的应力形态 饱和土是由固体颗粒骨架和充满其间的水组成的两相体。受外力后，总应力分为两部分承担： 由土骨架承担，并通过颗粒之间的接触点（或面）进行应力的传递，称之为粒间应力 由孔隙水来承担，通过连通的孔隙水传递，称之为孔隙水压力。孔隙水不能承担剪应力，但能承受法向应力。 第一节、有效应力原理 总应力 ? a a A： Aw： As： 土单元的断面积 颗粒接触点的面积 孔隙水的断面积 a-a断面竖向力平衡： 有效应力σ? ? 1 饱和土有效应力原理 有效应力原理的讨论 孔隙水压力的作用 有效应力的作用 讨论 它在各个方向相等，使土颗粒本身受到等向压力，因此不会使土颗粒移动；由于颗粒本身不可压缩，故孔隙水压力也不会使土体产生压缩变形. 水不能承受剪应力，因此孔隙水压力对土体的抗剪强度没有任何贡献。 总结： 孔隙水压力对土体的变形和强 度没有直接影响，称为中性应 力. 有效应力原理的讨论 孔隙水压力的作用 有效应力的作用 讨论 ??会引起土颗粒移动，也会使土颗粒抵抗剪切、错动作用。 总结： ??影响土体的强度和变形。 有效应力原理的讨论 孔隙水压力的作用 有效应力的作用 讨论 研究土体的强度、变形问题，必须先求出??。 ??= ?-u 。 问题：有效应力一定比总应力小吗？ 第二节、地基中的应力分布 自重应力 附加应力 土中的应力 土中初始 应力状态 土体受建筑物 荷载后，在土 体内所产生的 应力增量 附加应力是 引起土体压 缩变形的主 要外因 由自重应力 引起的土体 压缩变形已 完成 土体的自重应力 无地下水时自重应力的计算： 竖直向自重应力：地基中Z深度处的竖直向自重应力等 于单位面积上Z深度范围内的土柱重量。 均质地基： 土体的自重应力 无地下水时自重应力的计算： 成层地基： γm——加权容重。 H1 H2 地面 地下水位 自重应力情况 总自重应力：单位面积土柱和水柱的总重量 σ = ?H1+?satH2 孔隙水压力： u = ?wH2 有效自重应力： σ? = ?-u = ?H1+(?sat-?w)H2 = ?H1+??H2 σ?=σ-u u=?wH2 u=?wH2 ?H1 A （-) 土体的自重应力 有地下水时自重应力的计算： 土体的自重应力 分布规律 分布线的斜率是容重 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或突变 ?1 H1 ?2 H2 ??2 H3 z ?sz ?sx ?sy 地面 地下水 ?sz ?1H1 ?2H2 ??2H3 z 定义： 由建筑物荷载在地基中产生的应力． 计算： 附加应力 上部结构 基础 地基 上部结构荷载是通过基础传到地基之中。 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。 基底压力计算 上部 结构 基础 地基 建筑物设计 简化计算方法： 假定基底压力按直线分布的材料力学方法 基底压力的简化计算 基底压力的分布形式十分复杂 基底压力分布的影响仅限于一定深度范围，此深度范围之外的地基附加应力只取决于荷载合力的大小、方向和位置 矩形基础上的集中荷载 矩形面积偏心荷载 矩形面积中心荷载 e e x y B L F F B L x y 基底压力 基底压力 基础底面尺寸 eB/6: 梯形 x y B L e P e=B/6: 三角形 e x y B L P eB/6: 出现拉应力区 e x y B L K P K=B/2-e 矩形面积单向偏心荷载 基础底面附加压力计算 N d p F=1440kN 1.0m 16 例题１：某正方形基础边长为4m，基础埋深为1m，地基土容重为16kN/m3，所受荷载如下图所示。求基底压力与基底附加压力。 例题2：某条形基础宽度为2m，基础上作用竖向中心荷载N=198.5kN/m，基础埋深d=1.65m，地基土容重为17kN/m3，求基底压力与基底附加压力。 F=1600kN 0.8m 1.2m 例题3：某矩形基础长为3.2m，宽为3.0m，基础埋深为2m，基础所受荷载及地基土层如下图所示。求基底压力与基底附加压力。 17.2 17.7 3.0m e=0.1m F=1600kN 0.8m 1.2m 例题4：某矩形基础长为3.2m，宽为3.0m，基础埋