基底接触压力与附加应力

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1、土力学与地基基础姬凤玲深圳大学土木工程学院第三章土的压缩性与地基沉降计算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外荷载总应力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二节、有效应力原理外荷载总应力AaaA：Aw：As：土

2、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，不会使土颗粒移动，只能使土颗粒本身受到等向压力，由于颗粒本身压缩量很大，故土粒本身压缩变形极小.水不能承受剪应力，因此孔压对土颗粒抵抗剪切、错动作用没有任何贡献。因而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。影响土体的强度

3、、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？第三节、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：

4、γm——加权容重。H1H2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+H2σ=σ-uu=wH2u=wH2H1A（-)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1H12H22H3zszsxsy地面地下水sz1H1

5、2H22H3z地面毛细饱和区u=wH2(+)(-)u=-wH0H1H2H0毛细水饱和区的孔隙水压力：u=-wH0练习题：P1353.2题定义：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。基底压力既是计算地基中附加应力的外荷载，也是计算基础结构内力的外荷载，上部结构自重及荷载通过基础传到地基之中基底压力计算上部结构基础地基建筑物设计抗弯刚度EI=∞基础只能保持平面下沉不能弯曲分布:中间小,两端无穷大基础抗弯刚度EI=0基础

6、变形能完全适应地基表面的变形基础上下压力分布必须完全相同条形基础，竖直均布荷载基底压力的分布弹性地基，完全柔性基础弹性地基，绝对刚性基础—荷载较小—荷载较大—荷载很大基底压力的分布弹塑性地基，有限刚度基础粘性土地基接近弹性解马鞍型倒钟型简化计算方法：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exyBLF矩形面积偏心荷载BLxyF矩形面积中心荷载e

7、:梯形xyBLePe=B/6:三角形exyBLPe>B/6:出现拉应力区exyBLKPK=B/2-e矩形面积单向偏心荷载基础底面附加压力计算NdpF=1440kN1.0m16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。F=1600kN0.8m1.2m例题２：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。17.217.7H=50kNM=400kN.m3.2m地基中的附

8、加应力附加应力是由于修建建筑物之后再地基内新增加的应力，它是使地基发生变形从而引起建筑物沉降的主要原因集中荷载作用下的附加应力矩形分布荷载作用下的附加应力条形分布荷载作用下的附加应力影响应力分布的因素基本解叠加原理地基中附加应力扩散示意图11/21/21/42/41/41/83/83/81/81/164/166/164/161/161/325/3210/3210/325/321/32P=1bp0σz