土力学课件第六章
合集下载
工程地质与土力学6 土压力理论 ppt课件
第6章 土压力理论 6.1 土压力的类型 6.2 静止土压力计算 6.3 朗肯土压力理论 6.4 库仑土压力理论
：挡土墙，地下室墙，盾构等……
第6章 土压力理论 6.1 土压力的类型 6.2 静止土压力计算 6.3 朗肯土压力理论 6.4 库仑土压力理论
Ea ＜Eo ＜＜Ep
△p ＞＞△a＞△o
精品资料
（3）被动土压力Ep 思路同上！
3 z z 1 x pp
第6章 土压力理论 6.1 土压力的类型 6.2 静止土压力计算 6.3 朗肯土压力理论 6.4 库仑土压力理论
（1）前提条件
*墙后填土为一滑动土楔体 **墙后填土为理想散粒体 ***滑动破坏面为通过墙踵的平面 ****滑动土楔体为一刚塑性体结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
第6章 土压力理论 6.1 土压力的类型 6.2 静止土压力计算 6.3 朗肯土压力理论 6.4 库仑土压力理论
如何解释冯玉祥墓的支挡原理？
（2）Coulomb主动土压力Ea
土楔体ABM上的力有G、E、R
G 1 2 BM A C 1 2h 2cco 2 o ss ) sc (in o () s)(
、 h、 、 和
均已知，
故： E 1 2h 2 cc 2 o s o s i s ) n c ( )s ( o i s n ) s ( 2 i ( n ) ( ) f()
侧压力强度
po koz
静止土压力
E o1 2kohh1 2h2ko
：挡土墙，地下室墙，盾构等……
第6章 土压力理论 6.1 土压力的类型 6.2 静止土压力计算 6.3 朗肯土压力理论 6.4 库仑土压力理论
Ea ＜Eo ＜＜Ep
△p ＞＞△a＞△o
精品资料
（3）被动土压力Ep 思路同上！
3 z z 1 x pp
第6章 土压力理论 6.1 土压力的类型 6.2 静止土压力计算 6.3 朗肯土压力理论 6.4 库仑土压力理论
（1）前提条件
*墙后填土为一滑动土楔体 **墙后填土为理想散粒体 ***滑动破坏面为通过墙踵的平面 ****滑动土楔体为一刚塑性体结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
第6章 土压力理论 6.1 土压力的类型 6.2 静止土压力计算 6.3 朗肯土压力理论 6.4 库仑土压力理论
如何解释冯玉祥墓的支挡原理？
（2）Coulomb主动土压力Ea
土楔体ABM上的力有G、E、R
G 1 2 BM A C 1 2h 2cco 2 o ss ) sc (in o () s)(
、 h、 、 和
均已知，
故： E 1 2h 2 cc 2 o s o s i s ) n c ( )s ( o i s n ) s ( 2 i ( n ) ( ) f()
侧压力强度
po koz
静止土压力
E o1 2kohh1 2h2ko
《土力学》第6章地基变形
地面ห้องสมุดไป่ตู้
n
F
4) 计算基础中心点以下 地基中竖向附加应力分布。
FG p BL
d czi p0 zi
d
基底
p 0 p σ CZ
FG γd BL
Hi
附加应力
σz从基底算起； σz是由基底附加应力 p0引起的
5) 确定计算深度 ① 一般土层：σz≤0.2 σcZ； ② 软粘土层：σz≤0.1 σcz；
④地基沉降量等于基底面下某一 深度范围内各土层压缩量总和.
S Si
*地基压缩层深度zn
2、第i层压缩量计算公式
由压缩试验可知
s V e1 e2 H V 1 e1
H
p
Vv2= e2
Vv1= e1 Vs=1
所以
si
e1i e2i Hi 1 e1i
a e1 e2 p2 p1
①计算
值
②ψs值确定
假设p0=fk，按表6.4插值求得ψs＝1.2。 (5)基础最终沉降量
(粘性土地基沉降计算)
研究表明：粘性土地基表面沉降量由三个分量 组成：
S Sd Sc Ss
Sd ：瞬时沉降 t
Sc：主固结沉降
S
Ss: 次固结沉降
•初始沉降(瞬时沉降) Sd：有限范围的外荷载 作用下地基由于发生侧向位移(即剪切变形)引 起的。 •主固结沉降(渗流固结沉降) Sc ：由于超孔隙 水压力逐渐向有效应力转化而发生的土渗透固 结变形引起的。是地基变形的主要部分。 •次固结沉降 Ss ：主固结沉降完成以后，在有效 应力不变条件下，由于土骨架的蠕变特性引起的 变形。这种变形的速率与孔压消散的速率无关， 取决于土的蠕变性质，既包括剪应变，又包括体 应变。
n
F
4) 计算基础中心点以下 地基中竖向附加应力分布。
FG p BL
d czi p0 zi
d
基底
p 0 p σ CZ
FG γd BL
Hi
附加应力
σz从基底算起； σz是由基底附加应力 p0引起的
5) 确定计算深度 ① 一般土层：σz≤0.2 σcZ； ② 软粘土层：σz≤0.1 σcz；
④地基沉降量等于基底面下某一 深度范围内各土层压缩量总和.
S Si
*地基压缩层深度zn
2、第i层压缩量计算公式
由压缩试验可知
s V e1 e2 H V 1 e1
H
p
Vv2= e2
Vv1= e1 Vs=1
所以
si
e1i e2i Hi 1 e1i
a e1 e2 p2 p1
①计算
值
②ψs值确定
假设p0=fk，按表6.4插值求得ψs＝1.2。 (5)基础最终沉降量
(粘性土地基沉降计算)
研究表明：粘性土地基表面沉降量由三个分量 组成：
S Sd Sc Ss
Sd ：瞬时沉降 t
Sc：主固结沉降
S
Ss: 次固结沉降
•初始沉降(瞬时沉降) Sd：有限范围的外荷载 作用下地基由于发生侧向位移(即剪切变形)引 起的。 •主固结沉降(渗流固结沉降) Sc ：由于超孔隙 水压力逐渐向有效应力转化而发生的土渗透固 结变形引起的。是地基变形的主要部分。 •次固结沉降 Ss ：主固结沉降完成以后，在有效 应力不变条件下，由于土骨架的蠕变特性引起的 变形。这种变形的速率与孔压消散的速率无关， 取决于土的蠕变性质，既包括剪应变，又包括体 应变。
第六章土压力地基承载力和边坡稳定PPT课件
z
x K0 z
H
P0 H/3
K0 1sin（经验公式）
或查表
K 0 H
静止土压力合力大小
P0
1 2
K0
H
H
P0
1 2
K0
H2
(kN/m)
作用点位置 三角形形心处，距底面 H/3处
方向 水平
15
16
6.3 朗肯土压力理论
朗肯土压力理论是根据半空间体的应力状态和土
的极限平衡理论得出的土压力计算理论。
(3) 水土压力土压力 静水压力
Kp
tan2(45o
)
2
28
2、水土合算（一般可考虑用于黏性土，我国有些基坑规范采用）
考虑土中的竖向总应力对挡土结构产生横向土压力，采用 固结不排水或不排水的总应力强度指标。根据朗肯土压力理论:
a σzK a 2c K a
p zK p 2c K p
式中：
④挡土墙的材料：如挡土墙的材料采用素混凝土和钢筋 混凝土，可认为墙的表面光滑，不计摩擦力；若为砌 石挡土墙，就必须计摩擦力，因而土压力的大小和方 向都不相同。
14
二、 静止土压力
z 1 z
xyK 01K 0z
0 K0 z
0 —静止土压力强度（kN/m2) K0 —静止土压力系数 (0K01)
地下室 z z 外墙
土压力 水压力 合力
P a 1 2 2 4 4 1 2 (2 4 3 0 .7 ) 2 1 0 2 .7 k N /m
1 Pw220220kN/m
P = 102.7 + 20 = 122.7kN/m （大于无水时）
35
36
37
38
39
土力学 课件第6章3节
≥ uA
σA
二、饱和土的渗透固结过程（P170） 饱和土的渗透固结过程（ ）
u
饱和土的渗透固结过程可借助弹簧活塞模型了解 •饱和土渗透固结时的土中总 饱和土渗透固结时的土中总 应力通常是指附加应力σ 应力通常是指附加应力 z （因为土在自重下的固结已 完成） 完成）
排水面
促使水排出， 超孔隙水压力 u = γ w h 促使水排出，σ/使土压缩变形 •加压瞬间时（t=0）：u=σz ,σ/=0；水未排出，土未 加压瞬间时（ ） 加压瞬间时 ；水未排出， 压缩变形 σ′ = σz − u •t＞0时：随着水排出，u＜σz ,σ/＞0，土压缩变形 ＞ 时 随着水排出， ＜ ， 增长→u逐渐减小，σ/ 相应增大 逐渐减小， 随t增长 增长 逐渐减小 •渗透固结完成时（t→∞）：u=0 ，σ/=σz；水停 渗透固结完成时（ 渗透固结完成时 ） 止排出， 止排出，土固结变形完全稳定
（P174） P174）
p0 H − ∫ u z ,t dz
0
H
p0 H
某一时刻孔隙水压 图面积ade 力u图面积 图面积
•总应力图面积 起始孔隙水压力图面积 （补充） 总应力图面积=起始孔隙水压力图面积 总应力图面积 补充） =最终有效应力图面积 最终有效应力图面积
将 u z ,t = 4 σ z
π
m =∞ m =1
∑
1 mπ z s in e m 2H
−
m 2π 4
2
Tv
（P173） ）
m2π 2 − Tv 4
代入上式， 代入上式，得： U
z
1 = 1− 2 ∑ 2e π m=1 m
Tv
8
m=∞
= f (Tv )
当Uz＞30%时，可近似取 时
土力学讲课第六章地基土承载力
例题分析
有一条形基础，宽度 b = 3m ，埋深 h = 1m ，地基土内摩擦角 j =30 °，黏聚力 c =20kPa ，天然重度 =18kN/m 3 。试求：
（ a ）地基临塑荷载； （ b ）当极限平衡区最大深度达到 0.3 b 时的均布荷载数值。 解
：
（ a ）计算公式：
（b）临界荷载：
（1）原位测试
（1） 静载荷试验
fa=fak+b(b-3)+dm(d-0.5)
fak :静载荷试验确定的承载力-特征值（标准值） fa ：深宽修正后的承载力特征值（设计值）
（2）承载力公式法：
fa=Mbb+Md md+Mcck fa :承载力特征值（设计值）
——相当与
p1/4=NB /2+Nq d+Ncc
时，有：
化简后，得到：
p
0.3b
=333.8kPa
总结上节课的内容 极限承载力理论界和半理论解 1 Prantl解 假设和滑裂面形状 2 太沙基解，一般解形式 3 极限承载力的影响因素 , c, ，D, B,
pu
B
2
N cNc qNq
B
p 实际地面 D I 45o－/2 III II E F
• 合力= 1， 3 • 设k0 =1.0 • 弹性区的合力：
图6.5 条形均布荷载作用下地基主应力
p D (a)无埋置深度 (b)有埋置深度 1,3 ( 0 sin 0 ) ( D z ) （ 1）
允许地基中有一定的塑性区，作为设计承载力
--考察地基中塑性区的发展
D
D
I区：朗肯主动区
垂直应力pu为大主应力，
华中科技大学土力学课件第6章资料
凝土的抗压强度，增加构件的延性。
华中科技大学
7/74
§6.1 配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件 6.1.1 破坏形态 1.影响因素： （1）徐变： ●使钢筋应力突然增大，砼应力减小（应力重分布） ●突然卸载砼会产生拉应力。 （2）长细比：(l0/b) 2．普通箍筋柱的破坏特征
（1）短柱破坏——材料破坏。
4/74
华中科技大学
2019年3月11日星期一
5/74
华中科技大学
三、箍筋和纵筋的作用
1．箍筋与纵筋形成钢筋骨架，便于施工， 能防止纵向钢筋局部压屈；螺旋箍筋还能 使截面中间部分（核心）混凝土成为约束 混凝土，从而提高构件的承载力和延性。 2．纵向钢筋协助混凝土承受压力，可减少 构件截面尺寸；承受可能存在的不大的弯 矩；防止构件的突然脆性破坏。
2 1Ec 1 2 ' ' f cd f sd
3. 影响因素:长细比、柱的初始挠度、竖向力的偏心有关，
混凝土强度等级、钢筋强度等级及配筋率对其影响较小。
2019年3月11日星期一 华中科技大学 15/74
长细比
长细比是指杆件的计算长度与杆件截面的回转半 径之比，注意，是杆件的计算长度，计算长度与 杆件端部的连接方式有关，如固接、铰接、链接、 自由，长细比并不是长边与短边之比。 构件的长细比在设计构件中主要起的作用是：钢 筋混凝土偏心受压长柱子承载力计算要考虑到外 载作用下，因构件弹塑性变性引起的附加偏心的 影响，偏心距增大系数与轴心受压构件的稳定系 数，都与长细比有关。 柱子还由于长细比来分为短柱子，长柱子和细长 柱子。根据这我们来判别柱子类型，在实际中就 可以尽量避免使用细长柱。
14/74
华中科技大学
7/74
§6.1 配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件 6.1.1 破坏形态 1.影响因素： （1）徐变： ●使钢筋应力突然增大，砼应力减小（应力重分布） ●突然卸载砼会产生拉应力。 （2）长细比：(l0/b) 2．普通箍筋柱的破坏特征
（1）短柱破坏——材料破坏。
4/74
华中科技大学
2019年3月11日星期一
5/74
华中科技大学
三、箍筋和纵筋的作用
1．箍筋与纵筋形成钢筋骨架，便于施工， 能防止纵向钢筋局部压屈；螺旋箍筋还能 使截面中间部分（核心）混凝土成为约束 混凝土，从而提高构件的承载力和延性。 2．纵向钢筋协助混凝土承受压力，可减少 构件截面尺寸；承受可能存在的不大的弯 矩；防止构件的突然脆性破坏。
2 1Ec 1 2 ' ' f cd f sd
3. 影响因素:长细比、柱的初始挠度、竖向力的偏心有关，
混凝土强度等级、钢筋强度等级及配筋率对其影响较小。
2019年3月11日星期一 华中科技大学 15/74
长细比
长细比是指杆件的计算长度与杆件截面的回转半 径之比，注意，是杆件的计算长度，计算长度与 杆件端部的连接方式有关，如固接、铰接、链接、 自由，长细比并不是长边与短边之比。 构件的长细比在设计构件中主要起的作用是：钢 筋混凝土偏心受压长柱子承载力计算要考虑到外 载作用下，因构件弹塑性变性引起的附加偏心的 影响，偏心距增大系数与轴心受压构件的稳定系 数，都与长细比有关。 柱子还由于长细比来分为短柱子，长柱子和细长 柱子。根据这我们来判别柱子类型，在实际中就 可以尽量避免使用细长柱。
14/74
华中科技大学土力学课件第6章模板
4/74
华中科技大学
2018年10月26日星期五
5/74
华中科技大学
三、箍筋和纵筋的作用
1．箍筋与纵筋形成钢筋骨架，便于施工， 能防止纵向钢筋局部压屈；螺旋箍筋还能 使截面中间部分（核心）混凝土成为约束 混凝土，从而提高构件的承载力和延性。 2．纵向钢筋协助混凝土承受压力，可减少 构件截面尺寸；承受可能存在的不大的弯 矩；防止构件的突然脆性破坏。
2018年10月26日星期五
22/74
华中科技大学
普通箍筋柱的正截面承载力计算分 为截面设计和强度复核两种情况
1．截面设计 已知截面尺寸，计算长度l0，混凝土轴心抗
压强度和钢筋抗压强度设计值，轴向压力 组合设计值，求纵向钢筋所需面积。 dN'sA
首先计算长细比，由附表1-10查得相应的稳 定系数ϕ。
9/74 华中科技大学
2018年10月26日星期五
2018年10月26日星期五
★短柱破坏特点：钢筋混凝土短柱的破坏是 一种材料破坏，即混凝土压碎破坏。
10/74
华中科技大学
许多试验证明，钢筋混凝土短柱破坏时混 凝土的压应变均在2×10-3附近，混凝土已达 到其轴心抗压强度；同时，采用普通热轧 的纵向钢筋，均能达到抗压屈服强度。 2）承载力计算 根据轴向力平衡，就可求得短柱破坏时的 轴心力，它应由钢筋和混凝土共同负担：
凝土的抗压强度，增加构件的延性。
华中科技大学
7/74
§6.1 配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件 6.1.1 破坏形态 1.影响因素： （1）徐变： ●使钢筋应力突然增大，砼应力减小（应力重分布） ●突然卸载砼会产生拉应力。 （2）长细比：(l0/b) 2．普通箍筋柱的破坏特征
土力学-第6章 地基变形
•考虑相邻荷载影响后： 1 0.9188 0.0056 0.9244
第六章 地基变形—基础最终沉降量
⑸计算各层（修正前）的沉降量△si/
p p 0 如： s1 z1 1 z0 0 0 z1 1 E s1 E s1 p0 p0 第一层： i=1，zi-1=z0=0， s1 z1 1 z0 0 z1 1 100 zi=z1=2m， α1 =0.9244 E s1 E s1 2 0 .9244=66mm 2 .79 100 2 0 .9244=66mm p 0 2s .79 z2 2 z1 1 2 E s2 p0 z2 2 z1 1 第二层： i=2，zi-1=z1=2m， s2 E s2 100 zi=z2=4m， 4 0.7596 2 0 .9244 =41mm 100 α =0.9244，α =0.7596 2 .93 4 0.7596 2 0 .9244 =41mm
z b 2.5 0.4 lnb / n △s n—由zn处向上取厚度为△z的土层的
i 1
计算沉降量，△ z由基宽 b查P151表6-3确定 •当 zn内存在基岩时， zn可取至基岩表面；当存在较厚的坚硬黏性土层（ e＜
0.5，Es＞ 50MPa），或存在较厚的密实砂卵石层（ Es＞ 80MPa）， zn可 若zn下有软弱土层时，尚应向下继续计算，直至软弱土层中厚△ z的土 取至该土层表面（即当 zn内存在不可压缩层时， zn可取至不可压缩 层的△s /n满足上式为止 层表面）（补充）
则按分层总和法计算的地基 变形量s’为： Ai P150图6-11
Ai-1
为了提高计算精度，计算变 形量需乘以沉降计算经验系 数ψs，其定义为：