土力学基础知识知识课件知识讲稿.ppt

土力学相关知识
土力学是以传统的工程力学和地质学的知识为基础，研究与土木工程相关的土中应力、变形以及土的强度和稳定性的应用分支。
土与建筑物的关系十分密切。归纳起来，土具有两类工程用途：一是作为建筑物的地基，在土层上修建厂房、住宅等，由部结构的自重及各种荷载都是通过基础传到地基中的。
影响因素
计算方法
分布规律
上部结构
基础
地基
建筑物设计
暂不考虑上部结构的影响，使问题得以简化；
用荷载代替上部结构。
土力学相关知识项目二 基底压力与基底附加压力
基础底面压力的影响因素
基底压力
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
土力学相关知识项目二 基底压力与基底附加压力
抗弯刚度EI=∞ → M≠0；
反证法: 假设基底压力与荷载分布相同，则地基变形与柔性基础情况必然一致；
分布: 中间小, 两端无穷大。
一、基础底面压力分布规律
2、弹性地基，绝对刚性基础
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。
条形基础，竖直均布荷载
1、弹性基础，完全柔性基础
土力学相关知识项目二 基底压力与基底附加压力
— 荷载较小
— 荷载较大
砂性土地基
粘性土地基
— 接近弹性解
— 马鞍型
— 抛物线型
— 倒钟型
3、弹塑性地基，有限刚性基础
土力学相关知识项目二 基底压力与基底附加压力
根据圣维南原理，基底压力的具体分布形式对地基应力计算的影响仅局限于一定深度范围；超出此范围以后，地基中附加应力的分布将与基底压力的分布关系不大，而只取决于荷载的大小、方向和合力的位置。
二、基底压力的简化计算
基底压力的分布形式十分复杂
简化计算方法：
假定基底压力按直线分布的材料力学方法
基础尺寸较小
荷载不是很大
土力学相关知识项目二 基底压力与基底附加压力
中心荷载作用下的基底压力计算
若是条形基础，F,G取单位长度基底面积计算
G= GAd
取室内外平均埋深计算
土力学相关知识项目二 基底压力与基底附加压力
F+G
e
e
l
b
pmax
pmin
作用于基础底面形心上的力矩
M=(F+G)∙e
基础底面的抵抗矩；矩形截面W=bl2/6
偏心荷载作用下的基底压力计算
土力学相关知识项目二 基底压力与基底附加压力
讨论：
当e<l/6时，pmax，pmin>0，基底压力呈梯形分布
当e=l/6时，pmax>0，pmin=0，基底压力呈三角形分布
当e>l/6时，pmax>0，pmin<0，基底出现拉应力，基底压力重分布
pmax
pmin
e<l/6
pmax
pmin=0
e=l/6
e>l/6
pmax
pmin<0
pmax
pmin=0
基底压力重分布
土力学相关知识项目二 基底压力与基底附加压力
基底压力重分布
偏心荷载作用在基底压力分布图形的形心上
土力学相关知识项目二 基底压力与基底附加压力
基底附加压力：作用于地基表面，由于建造建筑物而新增加的压力称为基底附加压力，即导致地基中产生附加应力的那部分基底压力
F
F
d
实际情况
基底附加压力在数值上等于基底压力扣除基底标高处原有土体的自重应力
三、基底附加压力计算
土力学相关知识项目二 基底压力与基底附加压力
d
p
p
0
0
g
-
=
当基底压力呈梯形分布时，基底附加压力
基底附加压力
自重应力
土力学相关知识项目二 基底压力与基底附加压力
在总荷载不变的情况下，基础埋深越大，基底附加应力越小，从而地基中的附加应力越小，有利于减小基础沉降。故高层建筑常用箱型基础或地下室、半地下室。即减小基础自重，又增加埋深，减小基底附加压力，从而减小基础沉降。
水面
粗砂
r=19KN/m3
rsat=
黏土r=
　　rsat=
W=20%,WL=55%,WP=24%
b
c
a
练习题：
计算如图所示水下地基土中的自重应力分布
水面
粗砂
r=19KN/m3
rsat=
黏土r=
　　rsat=
W=20%,WL=55%,WP=24%
b
c
76KPa
176KPa

a
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