土力學(xué)2013-第4章-地基土中應(yīng)力

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1、第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理地基的應(yīng)力狀態(tài)有效應(yīng)力原理內(nèi)容123自重應(yīng)力和基底壓力4土中附加應(yīng)力1第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理4.1概述2第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理4.1概述③均勻一致各向同性體（土層性質(zhì)變化不大時）②線彈性體（應(yīng)力較小時）①連續(xù)介質(zhì)（宏觀平均）與(x,y,z)無關(guān)與方向無關(guān)理論方法——彈性力學(xué)解?求解“彈性”土體中的應(yīng)力——解析方法?優(yōu)點：簡單，易于繪成圖表等碎散體非線性彈塑性成層土各向異性Δσεεpεe線彈性體加載卸載3第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理4.2地基的應(yīng)力狀態(tài)yzx∞∞∞∞∞o※土力學(xué)中應(yīng)力符號

2、的規(guī)定=地基：半無限空間體4第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理莫爾圓應(yīng)力分析材料力學(xué)+-+-土力學(xué)正應(yīng)力剪應(yīng)力拉為正壓為負順時針為正逆時針為負壓為正拉為負逆時針為正順時針為負5第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理yzxo1.一般應(yīng)力狀態(tài)——三維問題==6第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理yzxo2.平面應(yīng)變條件——二維問題沿長度方向有足夠長度，L/B≧10；垂直于y軸切出的任意斷面的幾何形狀均相同，其地基內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)也相同；平面應(yīng)變條件下，土體在x,z平面內(nèi)可以變形，但在y方向沒有變形。7第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理應(yīng)變條件應(yīng)力條件獨立變量==

3、0000000008第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理3.軸對稱三維問題應(yīng)變條件應(yīng)力條件獨立變量：==0000000000009第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理一般三維應(yīng)力狀態(tài):三軸應(yīng)力狀態(tài)：忽略中主應(yīng)力的影響理論研究和工程實踐中廣泛應(yīng)用10第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理4.側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)——一維問題水平地基?半無限空間體；半無限彈性地基內(nèi)的自重應(yīng)力只與Z有關(guān)；土質(zhì)點或土單元不可能有側(cè)向位移?側(cè)限應(yīng)變條件；任何豎直面都是對稱面應(yīng)變條件AByzxo11第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理應(yīng)變條件應(yīng)力條件獨立變量==00000000000000K0：

4、側(cè)壓力系數(shù)理論研究和工程實踐中廣泛應(yīng)用12第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理假定：水平地基?半無限空間體?半無限彈性體側(cè)限應(yīng)變條件?一維問題定義：在修建建筑物以前，地基中由土體本身的有效重量而產(chǎn)生的應(yīng)力。目的：確定土體的初始應(yīng)力狀態(tài)計算：單位面積上覆土柱的重量4.3地基土中自重應(yīng)力z?z?x?y地面13第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理1.計算公式均質(zhì)地基豎直向：141.豎向自重應(yīng)力2.側(cè)向自重應(yīng)力和剪應(yīng)力均質(zhì)土的自重應(yīng)力K0—土的側(cè)壓力系數(shù)（靜止土壓力系數(shù)）K0=μ/（1-μ），μ—土的泊松比。第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理15第4章土

5、體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理成層地基1.計算公式豎直向：水平向：成層地基容重：地下水位以上用天然容重γ地下水位以下用浮容重γ’162.成層土的自重應(yīng)力※自重應(yīng)力分布線的特點：自重應(yīng)力分布線的斜率是容重；自重應(yīng)力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；不透水面上產(chǎn)生應(yīng)力值的突變。第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理17思考：地下水位升降對自重應(yīng)力的影響第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理18【例題】某工程地基土層及其物理性質(zhì)指標如下圖所示，試計算土中自重應(yīng)力并繪出分布圖。解：天然地面2.0m

6、2.5m4.0mzγ=17.5kN/m3γsat=17.9kN/m3γsat=19.3kN/m3σcz35kPa54.75kPa91.95kPa123第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理19第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理基底壓力：基礎(chǔ)底面?zhèn)鬟f給地基表面的壓力，也稱基底接觸壓力?；讐毫Ω郊討?yīng)力地基沉降變形基底反力基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的外荷載上部結(jié)構(gòu)的自重及各種荷載都是通過基礎(chǔ)傳到地基中的。影響因素計算方法分布規(guī)律上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)地基建筑物設(shè)計暫不考慮上部結(jié)構(gòu)的影響，使問題得以簡化；用荷載代替上部結(jié)構(gòu)。4.4基底壓力20第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理影響

7、因素基底壓力基礎(chǔ)條件剛度形狀大小埋深大小方向分布土類密度土層結(jié)構(gòu)等荷載條件地基條件21第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理抗彎剛度EI=∞→M≠0；反證法:假設(shè)基底壓力與荷載分布相同，則地基變形與柔性基礎(chǔ)情況必然一致；分布:中間小,兩端無窮大。1.基底壓力分布彈性地基，絕對剛性基礎(chǔ)基礎(chǔ)抗彎剛度EI=0→M=0；基礎(chǔ)變形能完全適應(yīng)地基表面的變形;基礎(chǔ)上下壓力分布必須完全相同，若不同將會產(chǎn)生彎矩。條形基礎(chǔ)，豎直均布荷載彈性地基，完全柔性基礎(chǔ)22第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理彈塑性地基，有限剛度基礎(chǔ)—荷載較小—荷載較大砂性土地基粘性土地基—

8、接近彈性解—馬鞍型—拋物線型—倒鐘型23第4章土體應(yīng)力和有效應(yīng)力原理根據(jù)圣維南原理，基底壓力的具體分布形式對地基應(yīng)力計算的影響僅局限于一定深度范圍；超出此范圍以后，地基中附加應(yīng)力的分布將與基底壓力的分布關(guān)系不大，而只取決于荷載的大小、方向和合力的位置。2.實用簡化計算基底壓力的分布形式十分