土力學(xué)-土體應(yīng)力計(jì)算.ppt

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1、第四章土體中的應(yīng)力計(jì)算基本內(nèi)容：應(yīng)力狀態(tài)土中應(yīng)力計(jì)算自重應(yīng)力附加應(yīng)力接觸應(yīng)力有效應(yīng)力原理地基中的應(yīng)力計(jì)算（集中荷載作用、分布荷載）重點(diǎn)內(nèi)容：有效應(yīng)力原理各種應(yīng)力計(jì)算4.1概述基本概念土的壓縮性較大:多孔介質(zhì),散體材料,孔隙可被壓縮地基產(chǎn)生沉降或變形的內(nèi)因和外因:內(nèi)因:地基土本身具有壓縮性外因:建筑物荷載在地層中引起附加應(yīng)力飽和土體的壓縮過程蠕變效應(yīng):作為一種彈塑性材料,在長(zhǎng)期荷載作用下,粘性土的變形隨時(shí)間緩慢持續(xù)增長(zhǎng)的現(xiàn)象,稱為蠕變.4.1.1土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力狀態(tài)：1.土體中的應(yīng)力自重應(yīng)力：1.自重應(yīng)力的概念：又稱為常駐應(yīng)力，指在未修筑建筑物之前，由土層本身重量引起的應(yīng)力，記為σcxσc

2、yσcz附加應(yīng)力：附加應(yīng)力的概念：由建筑物重量或其它作用在土層中引起的應(yīng)力，記為σxσyσz(表示不同方向的附加應(yīng)力）1)應(yīng)力的基本概念6個(gè)應(yīng)力分量:3個(gè)正應(yīng)力,3個(gè)剪應(yīng)力可表示土體中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài).應(yīng)力正負(fù)的約定:法向應(yīng)力以壓為正,以拉為負(fù);剪應(yīng)力方向與坐標(biāo)軸反向者為正,同向者為負(fù).2)土的材性非均勻連續(xù)材料,工程上近似采用材料力學(xué)中關(guān)于應(yīng)力的概念和表述方法4.2土體自重應(yīng)力大小計(jì)算1、深度z處單元體的豎向自重應(yīng)力?cz:?cz=?z(kpa)水平方向法向應(yīng)力,即側(cè)壓力?cx:?cx=?cy=k0?czk0:靜止側(cè)壓力系數(shù),與土的性質(zhì)有關(guān),0.33---0.72單元體各面上的剪應(yīng)力均為零:

3、?xy=?yz=?zx=0成層土及有地下水時(shí)時(shí)的計(jì)算?cz=Σ?ihi2、主應(yīng)力和主平面:?為零的平面上的法向應(yīng)力是主應(yīng)力,法向應(yīng)力作用的平面稱為主平面.3、摩爾圓:同材料力學(xué)土層自重應(yīng)力計(jì)算計(jì)算原則：1.土層自重應(yīng)力是一種有效應(yīng)力；而且常指豎向自重應(yīng)力σcz2.某一深度處的豎向自重應(yīng)力σcz等于該深度以上各層土的天然容重與土層層厚的乘積的疊加：σcz=??i×hi3.水位面以下的各層土用浮重度?’i參與計(jì)算，而不能用飽和重度?isat。4.當(dāng)在計(jì)算點(diǎn)下存在不透水層時(shí)，在不透水層頂面處的自重應(yīng)力計(jì)算時(shí)孔隙水壓力計(jì)入自重應(yīng)力。4.土的應(yīng)力---應(yīng)變關(guān)系及其測(cè)定方法(1)單軸壓縮試驗(yàn):圓鋼和圓柱

4、土體的比較圓鋼:直線的應(yīng)力---應(yīng)變關(guān)系,得到彈性模量E圓柱土體:曲線的應(yīng)力---應(yīng)變關(guān)系,得到割線斜率----變形模量E04.2.3水平向自重應(yīng)力計(jì)算廣義虎克定理：平面應(yīng)力狀態(tài)；平面應(yīng)變狀態(tài)側(cè)壓力系數(shù)例題：4.1P844.3基底接觸壓力（基底反力）p1.定義：在基礎(chǔ)與地基的接觸面上，單位面積上的實(shí)際壓力。2.實(shí)測(cè)資料：影響基底壓力分布的因素：地基與基礎(chǔ)的相對(duì)剛度；荷載大小與分布情況；基礎(chǔ)埋深大?。坏鼗恋男再|(zhì)1）柔性基礎(chǔ)：土壩，路基，油罐下薄板等基底接觸壓力分布與上布荷載相同；2）剛性基礎(chǔ)：塊體基礎(chǔ)基底接觸壓力分布很復(fù)雜。3.簡(jiǎn)化計(jì)算：假設(shè)基底反力p線性分布1)中心受荷p=(N+G)/AN

5、:上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的荷載設(shè)計(jì)值，KNG:基礎(chǔ)及其上填土的重量,用標(biāo)準(zhǔn)值,KNG=20*d*Ad:基礎(chǔ)的埋深，m.自室外地面計(jì)算至基礎(chǔ)底面的垂直距離。A:基礎(chǔ)底面的面積，m2p:kpa對(duì)于條形基礎(chǔ)，取1延米計(jì)算：P=(N+G)/bN:上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的荷載設(shè)計(jì)值，KN/mG:同上，KN/mG=20*d*1*bd:基礎(chǔ)的埋深，m.同上。b:條基的寬度，mP:kpa2)偏心受荷N,M共同作用，M=N*e計(jì)算公式：pmax=N/F+M/W=N/F[1+6e/b]pmin=N/F-M/W=N/F[1-6e/b]Pmax:kpapmin:kpaN:kNM:Kn.me:mb:m一般要求：e<=b/

6、6;Pmax<=(1.5----3.0)Pmin4、基礎(chǔ)底面附加壓力p01.定義：?jiǎn)渭冇山ㄖ锖奢d引起的基礎(chǔ)底面每平米上的壓力，用p0表示，kpa.2.計(jì)算方法：p0=p-?*dp0:kpap:同前，kpad:同前，kpa?:基礎(chǔ)底面以上土的天然重度，KN/m3釋義：在基底接觸壓力中相當(dāng)于土的自重應(yīng)力部分不會(huì)產(chǎn)生沉降，剩余部分是使地基產(chǎn)生沉降的原因。剩余部分即基礎(chǔ)底面附加壓力p0。4.4地基中的附加應(yīng)力1）地基中附加應(yīng)力的概念：基礎(chǔ)底面附加壓力p0在地基中擴(kuò)散傳播引起的應(yīng)力，σxσyσz2）基本假定：地基是均勻，連續(xù)，各向同性的半無限大空間體3）計(jì)算方法：彈性力學(xué)的布辛奈斯克解答(Bouss

7、inesqJV,1885)P894）地基中應(yīng)力分布的大致規(guī)律：擴(kuò)散性，遞減性。4.4.1.地表受豎向集中力作用時(shí)布辛奈斯克給出了在豎向集中力作用下彈性半無限空間體內(nèi)任意一點(diǎn)的全部應(yīng)力解答和位移解答以及應(yīng)變解答，對(duì)地基沉降而言，豎向的應(yīng)力σz最為有用。σz=3pz3/2πR5R2=r2+z2,代入上式，可簡(jiǎn)化為：σz=?(p/z2)?=?(r/z),查表4.14.4.2水平集中荷載作用σz=3pxz3/2πR5