第三章基底接觸壓力與附加應力

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1、土力學與地基基礎深圳大學土木工程學院第三章土的壓縮性與地基沉降計算地基中的應力分布土的壓縮特性地基的最終沉降量計算地基沉降與時間的關系應力歷史對地基沉降的影響有效應力原理均布外荷載P飽和土中的應力形態(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，總應力分為兩部分承擔：由土骨架承擔，并通過顆粒之間的接觸點（或面）進行應力的傳遞，稱之為粒間應力由孔隙水來承擔，通過連通的孔隙水傳遞，稱之為孔隙水壓力?？紫端荒艹袚魬?，但能承受法向應力。第一節(jié)、有效應力原理總應力?aaA：Aw：As：土單元的斷面積顆粒接觸點

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

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

4、面地下水位自重應力情況總自重應力：單位面積土柱和水柱的總重量σ=?H1+?satH2孔隙水壓力：u=?wH2有效自重應力：σ?=?-u=?H1+(?sat-?w)H2=?H1+??H2σ?=σ-uu=?wH2u=?wH2?H1A（-)土體的自重應力有地下水時自重應力的計算：土體的自重應力分布規(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)生的應力．計算：附加應力上部結構基礎地基上部結構荷載是通過基礎傳到地基之中。基底壓力：基礎底面?zhèn)鬟f給地基表面的壓力，也稱基底接觸壓力?；讐毫τ嬎闵喜拷Y構基礎地基建筑物設計簡化計算方法：假定基底壓力按直線分布的材料力學方法基底壓力的簡化計算基底壓力的分布形式十分復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力只取決于荷載合力的大小、方向和位置矩形基礎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底面尺寸e

6、形exyBLPe>B/6:出現(xiàn)拉應力區(qū)exyBLKPK=B/2-e矩形面積單向偏心荷載基礎底面附加壓力計算NdpF=1440kN1.0m16例題１：某正方形基礎邊長為4m，基礎埋深為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：某條形基礎寬度為2m，基礎上作用豎向中心荷載N=198.5kN/m，基礎埋深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：某矩形基礎長為3.2m，寬為3.0m，基礎埋深為2m，基礎所受荷載及

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：某矩形基礎長為3.2m，寬為3.0m，基礎埋深為2m，基礎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地基中的附加應力地基中的附加應力是由于修建建筑物之后在地基內新增加的應力，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力矩形分布荷載作用下的附加應力條形分布荷載作用下的附加應力影響應力分布的因素基本解疊加原理地

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