第三章基底接觸壓力與附加應(yīng)力

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1、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)深圳大學(xué)土木工程學(xué)院第三章土的壓縮性與地基沉降計(jì)算地基中的應(yīng)力分布土的壓縮特性地基的最終沉降量計(jì)算地基沉降與時(shí)間的關(guān)系應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響有效應(yīng)力原理均布外荷載P飽和土中的應(yīng)力形態(tài)飽和土是由固體顆粒骨架和充滿其間的水組成的兩相體。受外力后，總應(yīng)力分為兩部分承擔(dān)：由土骨架承擔(dān)，并通過(guò)顆粒之間的接觸點(diǎn)（或面）進(jìn)行應(yīng)力的傳遞，稱之為粒間應(yīng)力由孔隙水來(lái)承擔(dān)，通過(guò)連通的孔隙水傳遞，稱之為孔隙水壓力。孔隙水不能承擔(dān)剪應(yīng)力，但能承受法向應(yīng)力。第一節(jié)、有效應(yīng)力原理總應(yīng)力?aaA：Aw：As：土單元的斷面積顆粒接觸點(diǎn)

2、的面積孔隙水的斷面積a-a斷面豎向力平衡：有效應(yīng)力σ??1飽和土有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理的討論孔隙水壓力的作用有效應(yīng)力的作用討論它在各個(gè)方向相等，使土顆粒本身受到等向壓力，因此不會(huì)使土顆粒移動(dòng)；由于顆粒本身不可壓縮，故孔隙水壓力也不會(huì)使土體產(chǎn)生壓縮變形.水不能承受剪應(yīng)力，因此孔隙水壓力對(duì)土體的抗剪強(qiáng)度沒(méi)有任何貢獻(xiàn)?？偨Y(jié)：孔隙水壓力對(duì)土體的變形和強(qiáng)度沒(méi)有直接影響，稱為中性應(yīng)力.有效應(yīng)力原理的討論孔隙水壓力的作用有效應(yīng)力的作用討論??會(huì)引起土顆粒移動(dòng)，也會(huì)使土顆粒抵抗剪切、錯(cuò)動(dòng)作用?？偨Y(jié)：??影響土體的強(qiáng)度和變形。有效應(yīng)力

3、原理的討論孔隙水壓力的作用有效應(yīng)力的作用討論研究土體的強(qiáng)度、變形問(wèn)題，必須先求出??。??=?-u。問(wèn)題：有效應(yīng)力一定比總應(yīng)力小嗎？第二節(jié)、地基中的應(yīng)力分布自重應(yīng)力附加應(yīng)力土中的應(yīng)力土中初始應(yīng)力狀態(tài)土體受建筑物荷載后，在土體內(nèi)所產(chǎn)生的應(yīng)力增量附加應(yīng)力是引起土體壓縮變形的主要外因由自重應(yīng)力引起的土體壓縮變形已完成土體的自重應(yīng)力無(wú)地下水時(shí)自重應(yīng)力的計(jì)算：豎直向自重應(yīng)力：地基中Z深度處的豎直向自重應(yīng)力等于單位面積上Z深度范圍內(nèi)的土柱重量。均質(zhì)地基：土體的自重應(yīng)力無(wú)地下水時(shí)自重應(yīng)力的計(jì)算：成層地基：γm——加權(quán)容重。H1H2地

4、面地下水位自重應(yīng)力情況總自重應(yīng)力：?jiǎn)挝幻娣e土柱和水柱的總重量σ=?H1+?satH2孔隙水壓力：u=?wH2有效自重應(yīng)力：σ?=?-u=?H1+(?sat-?w)H2=?H1+??H2σ?=σ-uu=?wH2u=?wH2?H1A（-)土體的自重應(yīng)力有地下水時(shí)自重應(yīng)力的計(jì)算：土體的自重應(yīng)力分布規(guī)律分布線的斜率是容重在等容重地基中隨深度呈直線分布自重應(yīng)力在成層地基中呈折線分布在土層分界面處和地下水位處發(fā)生轉(zhuǎn)折或突變?1H1?2H2??2H3z?sz?sx?sy地面地下水?sz?1H1?2H2??2H3z定義：由建筑物荷載在

5、地基中產(chǎn)生的應(yīng)力．計(jì)算：附加應(yīng)力上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)地基上部結(jié)構(gòu)荷載是通過(guò)基礎(chǔ)傳到地基之中?；讐毫Γ夯A(chǔ)底面?zhèn)鬟f給地基表面的壓力，也稱基底接觸壓力?；讐毫τ?jì)算上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)地基建筑物設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化計(jì)算方法：假定基底壓力按直線分布的材料力學(xué)方法基底壓力的簡(jiǎn)化計(jì)算基底壓力的分布形式十分復(fù)雜基底壓力分布的影響僅限于一定深度范圍，此深度范圍之外的地基附加應(yīng)力只取決于荷載合力的大小、方向和位置矩形基礎(chǔ)上的集中荷載矩形面積偏心荷載矩形面積中心荷載eexyBLFFBLxy基底壓力基底壓力基礎(chǔ)底面尺寸e

6、形exyBLPe>B/6:出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)exyBLKPK=B/2-e矩形面積單向偏心荷載基礎(chǔ)底面附加壓力計(jì)算NdpF=1440kN1.0m16例題１：某正方形基礎(chǔ)邊長(zhǎng)為4m，基礎(chǔ)埋深為1m，地基土容重為16kN/m3，所受荷載如下圖所示。求基底壓力與基底附加壓力。例題2：某條形基礎(chǔ)寬度為2m，基礎(chǔ)上作用豎向中心荷載N=198.5kN/m，基礎(chǔ)埋深d=1.65m，地基土容重為17kN/m3，求基底壓力與基底附加壓力。F=1600kN0.8m1.2m例題3：某矩形基礎(chǔ)長(zhǎng)為3.2m，寬為3.0m，基礎(chǔ)埋深為2m，基礎(chǔ)所受荷載及

7、地基土層如下圖所示。求基底壓力與基底附加壓力。17.217.73.0me=0.1mF=1600kN0.8m1.2m例題4：某矩形基礎(chǔ)長(zhǎng)為3.2m，寬為3.0m，基礎(chǔ)埋深為2m，基礎(chǔ)所受荷載及地基土層如下圖所示。求基底壓力與基底附加壓力。17.217.7H=50kNM=400kN.m3.2m地基中的附加應(yīng)力地基中的附加應(yīng)力是由于修建建筑物之后在地基內(nèi)新增加的應(yīng)力，它是使地基發(fā)生變形從而引起建筑物沉降的主要原因集中荷載作用下的附加應(yīng)力矩形分布荷載作用下的附加應(yīng)力條形分布荷載作用下的附加應(yīng)力影響應(yīng)力分布的因素基本解疊加原理地

8、基中附加應(yīng)力擴(kuò)散示意圖11/21/21/42/41/41/83/83/81/81/164/166/164/161/161/325/3210/3210/325/321/32P=1bp0σzσzσz地基中附加應(yīng)力擴(kuò)散圖集中荷載的附加應(yīng)力豎直集中力－布辛尼斯克課題?y?yz?xy?zx?x?zFyzMzRβxxorα?M?y?法國(guó)數(shù)學(xué)家