土力学课件 第3章 土中应力分布及计算.ppt

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1、第3章土体中的应力计算学习基本要求◆掌握土中自重应力计算；◆掌握基底压力和基底附加压力分布与计算；◆掌握矩形和条形均布荷载作用下附加应力的计算、附加应力的分布规律。概述土中应力计算的目的及方法◇土中应力增量将引起土的变形，从而使建筑物发生下沉、倾斜及水平位移等；◇土中应力过大时，也会导致土的强度破坏，甚至使土体发生滑动而失稳。土中应力状态→土体的变形、强度及稳定性应力符号规定法向应力以压为正，剪应力方向的符号规定则与材料力学相反。材料力学中规定剪应力以顺时针方向为正，土力学中则规定剪应力以逆时针方向为正。压为正，拉为负，剪应力以逆时针为正土中的自重应力计算土中应

2、力按其起因可分为自重应力和附加应力两种。自重应力是土受到重力作用产生的应力，自重应力一般是自土体形成之日起就产生于土中。附加应力是受到建筑物等外部荷载作用产生的应力。一.均质土自重应力计算在深度z处平面上，土体因自身重力产生的竖向应力（称竖向自重应力）等于单位面积上土柱体的重力G，如图所示。在深度z处土的自重应力为：式中，r—为土的重度，KN/m3；A—土柱体的截面积，m2。从上式可知，自重应力随深度z线性增加，呈三角形分布图形。二.成层土自重应力计算地基土通常为成层土。当地基为成层土体时，设各土层的厚度为hi，重度为ri，则在深度z处土的自重应力计算公式为：n

3、—从地面到深度z处的土层数；hi—第i层土的厚度，m。成层土的自重应力沿深度呈折线分布，转折点位于r值发生变化的土层界面上。三.有地下水时土中自重应力计算当计算地下水位以下土的自重应力时，应根据土的性质确定是否需要考虑水的浮力作用。通常认为水下的砂性土是应该考虑浮力作用的。粘性土则视其物理状态而定：◇若水下的粘性土其液性指数IL＞1，则土处于流塑(液态)状态，土颗粒之间存在着大量自由水，可认为土体受到水浮力作用，采用土的有效重度计算土的自重应力；◇若IL≤0，则土处于坚硬(固态)状态，土中自由水受到土颗粒间结合水膜的阻碍不能传递静水压力，故认为土体不受水的浮力作

4、用，采用土的饱和重度计算土的自重应力；◇若0＜IL＜1，土处于塑性状态，土颗粒是否受到水的浮力作用就较难肯定，在工程实践中一般均按土体受到水浮力作用来考虑。四．存在隔水层时土的自重应力计算当地基中存在隔水层时，隔水层面以下土的自重应力应考虑其上的静水压力作用。式中，ri—第i层土的天然重度，对地下水位以下的土取有效重度ri′；hw—地下水到隔水层的距离(m)。在地下水位以下，如埋藏有隔水层,由于不透水层中不存在水的浮力，所以层面及层面以下的自重应力应按上覆土层的水土总重计。折线图遇地下水时折线往回收；遇隔水层时有一突跃值计算如图所示水下地基土中的自重应力分布水面

5、粗砂r=19KN/m3rsat=19.5KN/m3黏土r=19.３KN/m3rsat=19.４KN/m3W=20%,WL=55%,WP=24%bc76KPa176KPa253.2KPaa8m4m结论：1.计算地下水位以下的土的自重应力应采用有效重度。2.IL〈0时，分层面处的自重应力有突变。3.自重应力沿深度线性增加，故分层土只要计算分层处各特征点的自重应力。问题:1.地下水位变化对土中自重应力的影响?原地下水位变动后地下水位Z121,2,0-1-2线为原来自重应力的分布0-1,-2,线为变动后自重应力的分布2.自重应力在均匀土层中呈（）分布。A.折线　B.曲线

6、　C.直线D.不确定土中水平自重应力计算假定在自重作用下，没有侧向变形和剪切变形。根据弹性力学理论和土体侧限条件，则水平自重应力有：竖向自重应力：水平自重应力：静止土压力系数：式中，m—泊松比，K0—也叫侧压系数，(0.33~0.72)，通过实验测定，它是土体在无侧向变形条件下有效小主应力与有效大主应力之比。基底压力计算基底压力：建筑物荷载通过基础传递给地基的压力。也就是作用于基础底面土层单位面积的压力，单位为kPa。与地基反力形成作用力与反作用力。建筑物荷重基础地基上在地基与基础的接触面上产生的压力基底压力分布及其影响因素：①基础相对刚度、基础大小、形状

7、和埋深；②地基土的性质；③作用在基础上的荷载大小、分布和性质。基础刚度的影响1.弹性地基上的完全柔性基础(EI=0)土坝(堤)、路基、油罐等薄板基础、机场跑道。可认为土坝底部的接触压力分布与土坝的外形轮廓相同,其大小等于各点以上的土柱重量。*柔性基础：基底压力的分布形式与作用在它上面的荷载分布形式相一致。原地面变形后的地面荷载原地面反力2.弹性地基上的绝对刚性基础(EI=)弹性解：基础两端应力为无穷大实际情况：马鞍形*刚性基础：基底压力的分布形式与作用在它上面的荷载分布形式不相一致。3.弹塑性地基上的有限刚性的基础(0

8、荷载的影响当荷载较小时，