巖土力學課件--第三章土體中的應力計算

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1、第三章土體中的應力計算第一節(jié)概述一、應力—應變關系假設目前在計算地基中的應力時，常假設土體為連續(xù)體、線彈性及均質各向同性體。實際上土是各向異性的、彈塑性體二、地基中的幾種應力狀態(tài)1、三維（空間）應力狀態(tài)線彈性體圖3-1土的應力—應變關系10/4/20211課件1、三維（空間）應力狀態(tài)2、二維（空間）應力狀態(tài)3、側限應力狀態(tài)二、土力學中應力符號規(guī)定壓為正，拉為負，剪應力以逆時針為正。z?z?x?y圖3-5側限應力狀態(tài)地面10/4/20212課件第二節(jié)土體的自重應力計算一、地基自重應力1．假設巖體為均勻連續(xù)介質，并為半無限空間體，在距地表深度z處，土體的自重應力為?sz

2、=?z?sx=?sy=K0?sz式中：z——巖體單元的深度（m）?——上覆土體的容重（kN/m3）K0——側壓力系數若為成層土，則有地下水位以下應采用浮容重?sx地面H1H2?sz?sy地下水位10/4/20213課件若巖體視為各向同性的彈性體，?x=?y=0，?sx=?sy由廣義虎克定律?x=1/E[?x-?（?y+?z）]=0?y=1/E[?y-?（?x+?z）]=0由此得：?x=?y=?/（1-?）?z=?/（1-?）?H（3-5）所以，側壓力系數K0=?/（1-?）K0和?與土的種類、密度有關，可由試驗確定，或查表4-2二、土壩的自重應力10/4/20214

3、課件第三節(jié)基底壓力（1）基底接觸壓力的產生建筑物荷重?基礎?地基上?在地基與基礎的接觸面上產生的壓力（地基作用于基礎底面的反力）（2）接觸壓力的大小影響因素地基土和基礎的剛度大小荷載大小基礎埋深地基土的性質10/4/20215課件一、基底壓力的分布規(guī)律（一）基礎的剛度的影響彈性地基上的完全柔性基礎(EI=0)土壩(堤)、路基、油罐等薄板基礎、機場跑道。可認為土壩底部的接觸壓力分布與土壩的外形輪廓相同,其大小等于各點以上的土柱重量。(圖3-35)柔性基礎：基底壓力的分布形式與作用在它上面的荷載分布形式相一致?；讐毫Φ姆植家?guī)律10/4/20216課件彈性地基上的絕對剛

4、性基礎(EI=?)彈性解:基礎兩端應力為無窮大實際情況:馬鞍形(圖3-36)剛性基礎：基底壓力的分布形式與作用在它上面的荷載分布形式不相一致。10/4/20217課件彈塑性地基上的有限剛性的基礎(0

5、取1米P—為沿長度方向1米內的相應荷載值kN/m10/4/20219課件（二）、偏心荷載作用1、單向偏心基底壓力計算公式（c）e>B/6,應力重新分布1/2×L×pmax×3K=Ppmax=2P/(3KL)式中，K=B/2-e10/4/202110課件2、雙向偏心若基底最小壓力pmin?0,基底最大、最小壓力計算公式式中Mx,My—豎直偏心荷載P對基底x,y軸的力矩(kN?m);Mx=P?ex;My=P?eyWx,Wy—基底分別對x,y軸的抵抗矩Wx=BL2/6，(m3)Wy=LB2/610/4/202111課件整理后得條基：在長度方向取1米即可。三、水平荷載作用矩

6、形：ph=Ph/BL條基：ph=Ph/BL10/4/202112課件四、基底附加應力(p0)基底處的地基由于建筑物建造后而增加的應力。只有基底附加應力才能引起地基的附加應力和變形。p0d?0d?0dpFG基坑（槽）基底附加應力p0:顯然，若埋深d=0，則基底附加應力等于基底應力，即p0=p?1?210/4/202113課件式中p—基底應力，kPa;?sz—土中自重應力，基底處?sz=?0d,kPa;?0—基礎底面標高以上天然土的加權平均容重，?0=（?1h1+?2h2+……）/(h1+h2+……),其中地下水位以下的容重取浮容重，kN/m3;d—基礎埋深，必須從天然

7、地面算起，對于新填土場地則應從老天然地面起算，d=h1+h2+……,m說明：當基坑的平面尺寸和深度較大時，坑底回彈是明顯的，在沉降計算中，為適當考慮這種坑底的回彈和再壓縮而增加的沉降，，改取p0=p-??sz其中?為0~1的系數（《地基及基礎》華南理工大學等編，中國建筑工業(yè)出版社，45~）10/4/202114課件第四節(jié)地基中的附加應力計算地基附加應力：指建筑物荷重在土體中引起的附加于原有應力之上的應力。計算方法假設：1、將地基看成是均質的線性變形半空間，直接采用彈性力學解答2、將基底壓力看成是柔性荷載，而不考慮基礎剛度的影響一、集中荷載作用下的附加應力計算（一