【精品】土力學與地基基礎2.doc

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1、第二節(jié)土中應力十?中應力按引起的原因來分，可分成山土本身自重引起的自重應力和山建筑物荷載或工程活動引起的稱為附加應力。因為十?體是宙固體顆粒構成的骨架及宙水和氣充滿的孔隙所紐?成。所以土中應力又可分成山骨架所承受的有效應力和山孔隙中的氣或水承受的孔隙應力。一、白重應力建筑物建造Z前，土中的應力是山土體本身白至引起的。假定天然地面是一個無限大的水平面，因而任意豎直面和水平面上均無剪應力存在。如果地面下土質(zhì)均勻，天然重度為Y,則地面下任意深度z處a-a水平面上的豎向自重應力ocz等于該水平面以上土柱的重最,即0cz=yz(12-2-1)◎“空5=J11.11.--a(a)%(

2、A)圖12-2-1均質(zhì)土中豎向自重應力(“)任意水平面上分布；(〃)沿深度分布?沿水平而均勻分布，口與z成止比，即隨深度按直線規(guī)律分布。見圖12?2?1所示。同理，在與水平面垂直的豎向平面上作用有水平向側向應力。ex和。cy，根據(jù)帥性理論，則acx=acy=K^bcz(12-2-1)式中心——土的靜止側壓力系數(shù)，可通過試驗測定。天然地層往往山不同十?層所組成，因而在深度Z處的自重應力應改寫為：(12-2-2)入=工M/=1比=心工必i=l式中Yi——第i層土的容重，kN/m3；hj第i層土的厚度，nio當有地下水存在時，地下水位以下的土受到水的浮力作用，用浮容重/計算的自

3、重應力實際上標志著作用在十骨架上的應力，該自重應力成為有效白重應力；用飽和容重計算的自重應力稱為總自重應力?？傋灾貞εc有效自重應力之差即為土中孔隙里的水承擔的壓力稱為孔隙水壓力。工程上最關心的是土中的有效自重應力，所以-?般把有效自重應力簡稱為自重應力，所以今后在談到白重應力吋，大家一定要清楚指的是有效白重應力。二.附加應力附加應力指山建筑物荷載引起的土中新增加的應力，根據(jù)土的位置主要分為基底處的附加應力和土中的附加應力。(一)基底接觸應力計算建筑物荷載通過基礎傳給地基的壓力，稱為基底壓力，地基反作用于基礎底而的反力稱為接他應力。根據(jù)彈性理論分析，基底接觸應力分如規(guī)律収

4、決于基礎的剛度和地基的變形條件兩者共同工作的結果。如果基礎是柔性的，能跟隨地基土表而變形而變形，則基底反力分布規(guī)律與上部荷載分部形式一?致，見圖12-2-2所示。上部荷載是均布，基底反力也是均布但基礎變形是不均勻的與地基變形一致中間大，兩邊小。當基礎剛度為絕對剛性時，山于基礎本身不能變形，基礎底面保持一平面。因此它將迫使地基的沉降各點一致為一常數(shù),所以基底接觸應力分布與上部荷載分布不同；與地基土的性質(zhì)、基礎的形狀、埋置深度等因素有關。見圖12—2—3所示。圖12—2—3（a）是根據(jù)彈性理論分析得到的反力分布形式,基礎邊緣的應力為無窮大，這一部位土產(chǎn)生犁性變形，因此接觸應力

5、只能呈圖12-2-3（b）馬鞍型；當荷載增大吋，邊緣謝性區(qū)發(fā)展，應力調(diào)整，中間部位應力增加而成圖12-2-3（c）拋物線形；當?shù)鼗咏茐膮?，基底接觸應力呈圖12-2-3（d）的鐘形。圖12-2-2柔性基礎卜?土的變形與基礎底面應力分布圖12-2-3剛性基礎底面上應力分布（°）理論解：⑺）馬鞍形：（C拋物線形；（d）鐘形根據(jù)圣維南原理，在總荷載保持定值的前捉下，基底應力分布的形狀對十?中應力分布的影響超過一-定深度后就不顯WT=除了基礎結構設計時需要考慮基底應力分布形狀外，在實用上可以采用材料力學簡化計算方法確定基底應力分布。2.材料力學簡化計算法（1）中心受壓基礎作用在

6、基礎上的荷載合力通過基底形心，基底壓力呈均勻分布，對于矩形基礎，則有F+G式中p——基底平均應力，kPa；F——上部結構傳至基礎的荷載（kN）,G—基礎及其臺階上填土的總重，G=ygAD,其中，Yg為基礎和填土的平均重度；D為基礎埋置深度；A為基礎底而積。A矩形基礎底面的面積，m3（2）偏心受壓基礎當基礎受單向偏心荷載作用時，如偏心距為e的荷載合力作用于矩形基底的一個主軸上（例如x軸，圖12-2-4）吋，可按材料力學偏心受壓公式計算基底壓力，其基底壓力為:max7^min式中P呃x、Pmin——基底最大和最小邊緣應力，kPa；基礎底血的抵抗矩W=LB2m3M——作用在基礎

7、底而的偏心力矩，kN?m；當e<-吋，基底壓力分布為梯形；6當e=-時，基底壓力分布為三角形。6當e>-,基底一側的壓力將出現(xiàn)負值，即出現(xiàn)拉應力，實際上，在土和基礎之間不可6能存在拉力。因此，基礎底面下的應力將重新分布。根據(jù)基礎底面下所有壓力之和與基底上荷載的合力P相等的條件，得基礎邊緣處最大壓力0"和為2(F+G)maxjiiTintih(a)3aB圖12-2-4基底接觸壓力分布的簡化計算(a)中心荷載；(〃)偏心荷載eL/6(3)基底附加應力計算圖12-2-5基底平均附加壓力計算構傳遞下來的總壓