河海大学土力学第二章.讲解学习.ppt

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1、河海大学土力学第二章.2-1概述地基：支承建筑物荷载的土层。持力层：与建筑物基础底面直接接触的土层。下卧层：持力层下面的土层。应力计算的目的：为计算土体变形和验算土体的稳定性提供“输入”。强度和变形。有效应力原理有效应力——通过粒间接触面传递的应力或由土骨架传递（或承担）的应力。孔隙应力——由土中孔隙流体水和气体传递（或承担）的应力。孔隙水应力——孔隙水传递的应力。等于研究平面上单位面积的水柱重量，与水深成正比呈三角形分布。孔隙气压力ua：依靠孔隙气传递的应力；2-1概述1．原理设饱和上体内某一研究平面（如水平面）的总面积为A，其中粒间接触面积之和为As，则该平面内由孔

2、隙水所占的面积为Aw=（A—As）。孔隙应力——由土中孔隙流体水和气体传递（或承担）的应力。2-1概述2-1概述有效应力原理要点1饱和土内任一平面受到的，当总应力保持不变时，孔隙水应力与有效应力可互相转化，即孔隙水应力减小（增大）等于有效应力的等量增加或减小2土的变形与强度变化都只取决于有效应力的变化孔隙水应力还可分为分为静孔隙水应力和超静孔隙水应力。静孔隙水应力——由静水位在土体中产生的孔隙水应力。超静孔隙水应力——由渗流或荷载（动的或静的）在土体中产生的孔隙水应力。2-1概述土体的应力按引起的原因分为自重应力和附加应力。自重应力——由土体自身重量所产生的应力。附加应

3、力——由外荷（静的或动的）引起的土中应力。2-1概述土受力后要产生应力相变形。在地基土层上建造建筑物，基础将建筑物的荷载传给地基，使地基中原有的应力状态发生变化，引起地基变形，从而使建筑物产生一定的沉降量和沉降差。如果应力变化引起的变形量在容许范围以内，则不致对建筑物的使用和安全造成危害;但当外荷载在土中引起的应力过大时，则不仅会使建筑物发生不能容许的过量沉降，甚至可以使土体发生整体破坏而失去稳定。因此，研究土中应力计算和分布规律是研究地基和土工建筑物变形相稳定问题的依据。土体应力计算的目的一、应力—应变关系假设假设土体为连续体、线弹性及均质各向同性体。实际上土是各向异

4、性的、弹塑性体二、地基中的几种应力状态1、三维（空间）应力状态2、二维（空间）应力状态3、侧限应力状态2-2地基中的自重应力假定：地基为具有水平表面的半无限体。z∞ox∞∞y∞∞第二章土体应力计算2-2地基中的自重应力地下水位以下，用有效重量；不同土层的重量可以叠加第二章土体应力计算2-2地基中的自重应力K0——静止侧压力系数，它是土体在无侧向变形条件下有效小主应力σ’3与有效大主应力σ’1之比。与土层的应力历史及土的类型有关；正常固结粘土：K0＝1－sinf’对一般地基K0＝0.5左右无侧向变形条件下，侧向应力：假设土体为各向同性的弹性体，x=y=0，sx=s

5、y由广义虎克定律x=1/E[x-（y+z）]=0y=1/E[y-（x+z）]=0由此得：x=y=/（1-）z=/（1-）H所以，侧压力系数K0=/（1-）K0和与土的种类、密度有关，可由试验确定，第二章土体应力计算2-2地基中的自重应力正常固结粘土：K0＝1－sinf’对一般地基K0＝0.5左右有地下水位时，静孔隙水应力：地下水位以上用天然容重，地下水位以下用浮容重。地下水位以下，如埋藏有不透水层，由于不透水层中不存在水的浮力，层面以下的自重应力应按上覆土层的水土总重计算。紧靠上覆土层界面上下的自重应力突变，使层面处具有两个自重

6、应力值。均质地基成层地基自重应力在等容重地基中随深度呈线性分布；自重应力分布线的斜率是容重；自重应力在成层地基中呈折线分布；在土层分界面处和地下水位处发生转折。计算自重应力时地下水位以下土体的容重用浮容重。2-2地基中的自重应力2-3基底压力与基底附加应力基底压力（接触压力）：指上部结构荷载和基础自重通过基础传递，在基础底面处施加于地基上的单位面积压力。基底反力：地基反向施加于基础底面上的压力。基底附加应力：基底压力扣除因基础埋深所开挖的自重应力之后在基底处施加于地基上的单位面积压力。d地面基础条件刚度形状大小埋深大小方向分布土类密度土层结构等荷载条件地基条件基底压力的

7、影响因素2-3基底压力与基底附加应力柔性基础：基底压力与其上的荷载大小及分布相同。一、柔性基础与刚性基础基底压力分布特征基础抗弯刚度EI=0→M=0；基础变形能完全适应地基表面的变形;基础上下压力分布必须完全相同，若不同将会产生弯矩。2-3基底压力与基底附加应力刚性基础：刚度较大，基底压力分布随上部荷载的大小、基础的埋深及土的性质而异。当基础尺寸不太大，荷载也较小时，可假定基底压力为直线分布。砂性土地基粘性土地基小荷载极限荷载极限荷载小荷载一、柔性基础与刚性基础基底压力分布特征2-3基底压力与基底附加应力1.矩形基础二、刚性基础下基底压力