土力学课件土的应力第四章
53页1、土体中的应力计算,第四章,2,4 土体中的应力计算,应力状态,地基中自重应力的计算,地基中附加应力的计算,基底压力计算,常规三轴试验,3,y,z,x,o,一. 土力学中应力符号的规定,4.1 应力状态,=,地基:半无限空间,4,一. 土力学中应力符号的规定,莫尔圆应力分析,材料力学,+,-,+,-,土力学,正应力,剪应力,拉为正 压为负,顺时针为正 逆时针为负,压为正 拉为负,逆时针为正 顺时针为负,二. 地基中常见的应力状态,1.一般应力状态三维问题,6,2. 轴对称三维问题,应变条件,应力条件,独立变量:,二. 地基中常见的应力状态,=,=,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,7,3. 平面应变条件二维问题,沿长度方向有足够长度,L/B10; 垂直于y轴切出的任意断面的几何形状均相同,其地基内的应力状态也相同; 平面应变条件下,土体在x, z平面内可以变形,但在y方向没有变形。,二. 地基中常见的应力状态,8,应变条件,应力条件,独立变量,二. 地基中常见的应力状态,=,=,0,0,0,0,0,0,0,0,0,9,4.侧限应力状态一维问题,水平地基半无限空间体; 半无限
2、弹性地基内的自重应力只与Z有关; 土质点或土单元不可能有侧向位移侧限应变条件; 任何竖直面都是对称面,应变条件,A,B,二. 地基中常见的应力状态,10,均匀一致各向同性体 (土层性质变化不大时),线弹性体 (应力较小时),连续介质 (宏观平均),与(x, y, z)无关 与方向无关,碎散体,非线性 弹塑性,成层土 各向异性,p,e,线弹性体,加载,卸载,三. 土的应力-应变关系的假定, 地基中自重应力的计算,假定:水平地基半无限空间体半无限弹性体 侧限应变条件一维问题,定义:在修建建筑物以前,地基中由土体本身的有效重量而产生的应力。,目的:确定土体的初始应力状态,12,自重应力:由于土体本身自重引起的应力,确定土体初始应力状态,13,一、竖向自重应力,土体中任意深度处的竖向自重应力等于单位面积上土柱的有效重量,14,二、成层土的自重应力计算,说明: 1.地下水位以上土层采用天然重度,地下水位以下土层采用浮重度 2.非均质土中自重应力沿深度呈折线分布,1 h1,1 h1 + 2h2,1 h1 + 2h2 + 3h3,15,三、水平向自重应力,静止侧压力系数,16,四、例题分析,【例】一
3、地基由多层土组成,地质剖面如下图所示,试计算并绘制自重应力cz沿深度的分布图,17,18,注意: 1.对于地下水位经下的土层,土体采用有效重度来计算. 2.当地层中的不透水层(例如岩层或只含结合水的坚硬粘性土层),由于不透水层中不存在水的浮力,层面以下的自重应力按上覆土层的水土总重来计算.,19,地下水位升降及填土对自重应力的影响:,地下水位下降,地下水位上升,填土,原水位,原水位,变化后水位,变化后水位,填土面,天然地面,20,2. 分布规律,自重应力在等容重地基中随深度呈直线分布; 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。 自重应力分布线的斜率是容重;,均质地基,成层地基,21,例1:某地基土层的物理性质指标为:第一层为粉土,厚度5米 , , ,第二层为粉质粘土,厚度3米, , , ,第三层为岩石层.地下水位在地面下2米处. 求:土的自重应力分布,22, 基底压力计算,基底压力:基础底面传递给地基表面的压力,也称基底接触压力。,基底压力,附加应力,地基沉降变形,基底反力,基础结构的外荷载,上部结构的自重及各种荷载都是通过基础传到地基中的。,上部结构,基
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