土力学--地基中应力计算.pptx
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1、3.1 3.1 土的自重应力土的自重应力3.2 3.2 基底压力基底压力3.3 3.3 地基附加应力地基附加应力3.4 3.4 有效应力原理有效应力原理土中应力根据产生的原因分为:土中应力根据产生的原因分为:自重应力自重应力(Geostatic stress):由土体重力引起:由土体重力引起 附加应力附加应力(Additional stress,stress increase):由外荷载引起由外荷载引起两种应力的分布规律和计算方法不同两种应力的分布规律和计算方法不同目前计算应力的方法,主要采用目前计算应力的方法,主要采用弹性理论弹性理论公式公式假定:假定:地基土为地基土为均匀均匀、各向同性各向
2、同性、半无限半无限空间的空间的线弹线弹性体性体正应力正应力以压为正以压为正第一节 概述第二节 土的自重应力自重应力自重应力:由于土体本身自重引起的应力由于土体本身自重引起的应力确定土体初始确定土体初始应力状态应力状态 土体在自重作用下,在漫长的地质历史时期,已经土体在自重作用下,在漫长的地质历史时期,已经压缩稳定,因此,土的自重应力压缩稳定,因此,土的自重应力一般一般不再引起土的变不再引起土的变形形。但对于新沉积土层或近期人工充填土应考虑自重。但对于新沉积土层或近期人工充填土应考虑自重应力引起的变形。应力引起的变形。假定假定:地基为均质的半无限大体,自重下无侧向:地基为均质的半无限大体,自重下
3、无侧向位移和剪切变形位移和剪切变形天然地面11zzcz cz=z 土体中任意深度处的土体中任意深度处的竖向自重应力竖向自重应力一、均质土的一、均质土的自重应力自重应力利用土柱竖向受力的利用土柱竖向受力的平衡平衡注意:注意:无剪应力无剪应力水平向自重应力水平向自重应力天然地面天然地面z静止侧压静止侧压力系数力系数二、成层土的自重应力二、成层土的自重应力说明:说明:1.地下水位以上土层地下水位以上土层采用天然重度,地下采用天然重度,地下水位以下土层采用有水位以下土层采用有效重度效重度2.非均质土中自重应非均质土中自重应力沿深度呈折线分布力沿深度呈折线分布 天然地面天然地面h1h2h33 2 1 水
4、位面水位面1 h1 1 h1+2h2 1 h1+2h2+3h3 三、不透水层处三、不透水层处说明:说明:不透水层中不存在水不透水层中不存在水的浮力,故层面及以的浮力,故层面及以下应按上覆土层的水下应按上覆土层的水土总重计算,因此不土总重计算,因此不透水层层面上下自重透水层层面上下自重应力突变应力突变 天然地面天然地面h1h2h33 2 1 水位面水位面1 h1 1 h1+2h2 1 h1+2h2+3h3 w h3 四、例题分析四、例题分析【例】一地基由多层土组成,地质剖面如下图所示,试计一地基由多层土组成,地质剖面如下图所示,试计算并绘制自重应力算并绘制自重应力cz沿深度的分布图沿深度的分布图
5、 57.0kPa80.1kPa103.1kPa150.1kPa194.1kPa直线分布直线分布遇层而折遇层而折水上天然水上天然水下有效水下有效隔水突变隔水突变讨论:地下水位下降对自重应力的影响讨论:地下水位下降对自重应力的影响原地下水位原地下水位新地下水位新地下水位地下水位下降的后果:地下水位下降的后果:自重应力增加自重应力增加地面附加下沉地面附加下沉天然地面天然地面讨论:地下水位上升对自重应力的影响讨论:地下水位上升对自重应力的影响原地下水位原地下水位新地下水位新地下水位地下水位上升的后果:地下水位上升的后果:自重应力减小自重应力减小地面不见得上升地面不见得上升天然地面天然地面第三节 基底压
6、力基底压力(基底压力(Contact pressure):建筑物上部结构荷载建筑物上部结构荷载和基础自重通过基础传递给地基,在基础底面与和基础自重通过基础传递给地基,在基础底面与地基之间产生的接触压力地基之间产生的接触压力Fp影响基底压力的因素影响基底压力的因素:基础的形状、大小、刚度,埋基础的形状、大小、刚度,埋置深度,基础上作用荷载的性质(中心、偏心、倾斜等)置深度,基础上作用荷载的性质(中心、偏心、倾斜等)及大小、地基土性质及大小、地基土性质砂土砂土粘性土粘性土一、基底压力简化计算一、基底压力简化计算刚性基础的基底压力成马鞍形分布,荷刚性基础的基底压力成马鞍形分布,荷载越大,越均匀载越大
7、,越均匀圣维南原理:基底下一定深度处的附加圣维南原理:基底下一定深度处的附加应力与基底荷载的分布形态无关应力与基底荷载的分布形态无关所以,基底压力近似按线性分布计算所以,基底压力近似按线性分布计算1 1、中心荷载作用下的基底压力、中心荷载作用下的基底压力若是条形基础,若是条形基础,F,G取单位长度取单位长度基底面积计算基底面积计算G=GAd取室内外平取室内外平均埋深计算均埋深计算2 2、偏心荷载作用下的基底压力、偏心荷载作用下的基底压力F+G eelbpmaxpmin作用于基础底面作用于基础底面形心上的力矩形心上的力矩M=(F+G)e 基基础础底底面面的的抵抵抗抗矩矩;矩矩形形截截面面W=bl
8、2/6 FM讨论:讨论:当当e0,基底压力呈梯形分布底压力呈梯形分布 当当e=l/6时,时,pmax0,pmin=0,基底压力呈三角形分布,基底压力呈三角形分布 当当el/6时,时,pmax0,pmin0,基底出现拉应力,基底出现拉应力,基底压力重分布基底压力重分布 pmaxpminel/6pmaxpmin0pmaxpmin=0基底压力重分布基底压力重分布基底压力重分布基底压力重分布总的竖向荷载作总的竖向荷载作用在基底压力分用在基底压力分布图形的形心上布图形的形心上 二、基底附加压力二、基底附加压力基底附加压力基底附加压力(net contact pressure,settlement cal
9、culation pressure):):作用于地基表面,由于建造作用于地基表面,由于建造建筑物而建筑物而新增加新增加的压力的压力称为基底附加压力,即导致地基称为基底附加压力,即导致地基中产生附加应力的那部分基底压力中产生附加应力的那部分基底压力FFd实际情况实际情况基底附加压力在数基底附加压力在数值上等于基底压力值上等于基底压力扣除基底标高处原扣除基底标高处原有土体的自重应力有土体的自重应力当基坑平面尺寸和深度较当基坑平面尺寸和深度较大时,应考虑坑底的回弹大时,应考虑坑底的回弹和再压缩而增加沉降和再压缩而增加沉降基底压力基底压力自重应力自重应力基底附加压力基底附加压力第四节 地基附加应力附加
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