文档介绍：第3章地基中的应力
概述
有效应力原理
地基中的附加应力
刚性基础的倾斜
地基中的自重应力
基底压力计算
平面问题条件下
的附加应力
几个问题的讨论
§ 概述(一)
研究土中应力的目的
建筑物地基的土体在上部荷载的作用下会发生变形,使建筑物发生沉降、倾斜和水平位移等破坏,过大的变形会影响建筑物的安全和正常使用,因此有必要了解和掌握土体中应力的分布规律和计算方法。
自重应力:由土体本身有效重量产生的应力,通常认为变形已经稳定;
附加应力:由于外荷在地基内部引起的应力,是使地基失稳和产生变形的主要原因。
土中一点三维应力状态的六个独立分量
§ 概述(二)
土中的应力状态
计算地基应力时,将地基看作具有水平界面、深度和广度都无限大的半空间无限体。
三维应力状态、平面应变状态、侧限应力状态
(a) 材料力学(b) 土力学
§ 概述(三)
应力的方向( 土力学)
法向应力以压应力为正,拉应力为负;
切向应力以表面外法线与坐标轴方向一致的截面为基准面,与坐标轴方向相反为正或以使截面外法线顺时针方向转为正。
竖向自重应力
均质土层
成层土层
γ: 土的天然重度,kN/m3
h : 计算应力点以上土层厚度,m
hi : i 层土的厚度,m
n : 计算深度范围内土层数
γi : 第i层土的的天然重度,kN/m3 ,地下水位以下应取浮重度γi’=γisat-γw
§ 地基中的自重应力(一)
对位于地下水位以下有不透水层,该层上的有效自重应力为上部水和土的总重。
右图中
§ 地基中的自重应力(二)
γ1z1 +γ2 satz2
不透水层
水平自重应力
根据虎克定律
ν—土的泊松比
K0—土的侧压力(静止土压力)系数
侧限条件
§ 地基中的自重应力(三)
土中两种应力试验
§ 有效应力原理(一)
土中两种应力试验
有效应力
由钢球施加的应力,通过土体骨架传递的应力为有效应力,只有这种应力才使得土体变形,强度改变。
孔隙水压力
由水施加的应力通过孔隙水来传递,即孔隙水压力,这种应力不会使土体发生压缩变形。
有效应力原理
土体在外力作用下处于平衡,沿a-a截面取脱离体,土颗粒接触面的法向应力σs,
As-土颗粒接触面积之和,u-孔隙水压力,Aw-孔隙水横截面积,u a-孔隙气压力,Aa-空气截面积
根据平衡条件:
σA=σsAs+ u Aw+ u aAa
对于饱和土体:Aa=0
则σA=σsAs+ u Aw
式中,σ-作用于截面上的总应力。
变换得:σ=σsAs/A + u (A –As)/A
或σ=σsAs/A + u (1–As/A)
有效应力原理示意图
≈1
σ'
σ=σ' + u
有效应力原理
§ 有效应力原理(二)
有效应力原理应用举例
C点水平面上
竖向总应力:σ=γh1+γsat h2
孔隙水压力: u =γw h2
有效应力:σ’=σ-u=γh1+γ'h2
§ 有效应力原理(三)
静水条件下各应力的分布