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本章要求熟练掌握基底压力、基底附加压力、地基中的附加应力等基本概念;熟练掌握土体自重应力、地基中附加应力的计算方法;熟练掌握饱和土的有效应力原理。§3.1概述§3.2土中自重应力§3.3与基础接触的基底压力§3.4基底附加压力§3.5在外荷作用下地基土的附加应力§3.6有效应力原理土中应力:(1)自重应力→土有效自重引起;(2)附加应力→外荷(静荷载或动荷载)引起§3-2土的自重应力讨论: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.若地下水位处于某一土层中,地下水位面应作为分层的界面。3.不透水层层面的自重应力按上覆土层的水土总重计算4.非均质土自重应力沿深度呈折线分布①建立直角坐标系。②确立特征点并编号:地面、层面、地下水位面、不透水层层面③计算各点的竖向自重应力④按比例绘出上述各点自重应力的位置。⑤用直线连接各点。⑥校核:注意地下水位处、不透水层处。例题分析57.0kPa上述自重应力均指有效自重应力地下水位以下土层内的自重应力应取有效容重计算正常固结土,自重应力不再导致土体压缩沉降思考:不透水层以下地层内自重压力如何计算?§3.3基底压力影响基底压力分布的因素:在工程实际中,基底压力分布图形大多属于马鞍形,其分布趋向于均匀分布。尺寸较小的基础(如柱下单独、墙下条形基础等),基底压力可看作直线分布。梁板式基础、连续基础采用共同工作理论计算基础内力和结构计算。应用:式中:M——作用于基础底面形心上的力矩设计值,M可能是由竖向偏心荷载引起,也可能是由水平力引起,此处:e——偏心距W——与弯矩M对应的截面抵抗矩,此处:三角形分布根据应力平衡及荷载F+G的合力必通过三角形基底反力的合力作用线(三角形形心)条件,可得:双向偏心受压基底压力计算公式介绍F当基底压力呈梯形分布时基底附加压力:§3.5地基附加应力3.5.1.11885年法国学者布辛奈斯克解1.在集中力作用线上的z分布(R=Z,θ=0,)随深度z的增加而减少;值得注意的是,当z=0时,z=∞。说明该解不适用于集中力作用点处及其附近区域;另一方面也说明在靠近P作用线处应力z很大。在竖向集中荷载作用下地基附加应力分布规律共性(应力扩散):竖向集中力作用引起的附加应力向深部向四周扩散,在传播过程中,应力强度不断降低。3.5.1.2等代荷载法处理方法:荷载分布特点:如图矩形角点下附加应力:式中:——角点竖向附加应力系数根据l/b、z/b查表4-5(P100)l——长边b——短边角点法计算地基附加应力Ⅰ角点法计算地基附加应力Ⅱ角点法计算地基附加应力Ⅲ式中:——分别为最小、最大压力角点下的竖向附加应力系数,据l/b、z/b查表4-8(P105)l——沿荷载均布方向矩形边长b——沿荷载呈三角形分布方向的边长【例题分析】分析式中:——分别为圆心下的竖向附加应力系数,据z/r0查表4-9z——附加应力计算点到均布荷载作用面的距离r0——圆形的半径式中:——线荷载密度x——附加应力计算点到线形荷载作用线的水平距离z——附加应力计算点到线形荷载作用面(即水平面)的距离3.5.4条形基础地基中的附加应力计算【例题分析】分析步骤I:分析步骤Ⅱ:分析步骤Ⅲ:分析步骤Ⅳ:上软下硬地基常见:山区,下卧基岩附加应力分布特点:(1)出现应力集中现象;(2)集中程度与荷载分布宽度、压缩层厚度、软硬地层接触面粗糙度有关。(3)可压缩层厚度小于或等于荷载分布宽度的½时,附加应力近似不扩散(中心点下沿深度不变)上软下硬地基计算—荷载作用面中心点以下各点的附加应力系数上硬下软地基常见:下卧软弱地层附加应力分布特点:(1)出现应力扩散现象;(2)扩散程度与深度、两种地层变形摸量差异、泊松比差异有关;上硬下软地基计算—荷载作用面中心点以下各点的附加应力系数说明:天然地层中,随深度增大,固结应力增加,土的密实度增大,因而变形模量逐渐增大(普遍规律)附加应力分布特点:变形模量增大(意味着土体硬度增加),导致附加应力出现集中现象应力集中程度:集中力作用下地基附加应力(Frohlich):式中:——应力集中系数:对于粘土或完全弹性体,取3;硬土,取6;介于粘土与砂土之间的土,取3-6。说明:天然沉积形成的薄交互层地基,其水平方向的变形模量通常与竖直方向不等,属于各向异性地基附加应力分布特点:,即竖向刚度小时,出现应力扩散;,即竖向刚度大时,出现应力集中。附加应力计算(Wolf,1935):式中:——土层水平方向的变形模量;——土层竖直方向的变形模量。描述总应力、有效应力和孔隙压力三者之间的关