土质土力学0土4中应力计算.ppt

建筑物在地面以下并将上部荷载传递至地基的构件或结构，就是建筑物的基础。 基础底面至地面的竖向距离，称为基础的埋置深度。 建筑物的全部荷载，都由基础下面的地层承担。受到基础荷载影响的那部分地层，称为地基。 对于平面尺寸不大的基础，受到影响的地层深度，大约相当于几倍基础底面的宽度。;4 土中应力计算;4 土中应力计算;1、自重应力的概念及计算公式 在修建建筑物以前，地基中由土体本身有效重量引起的应力称为土的自重应力。反映了地基土的初始应力状态。 假定地面水平，土为半无限弹性体，土在自重作用下不发生侧向变形，土体处于压密阶段。 1）均匀土体 均匀土体的垂向自重应力为： 水平方向自重应力为: 其中，?——计算点以上土的重度； z——计算点至地面的垂直距离； K0——侧压力系数，K0=?/(1-?)。;2）成层土体 如果计算点深度范围内由n层土层构成，则该点处的自重应力为： 其中，?i——第i层土的重度； Hi——第i层土层的厚度。;2、考虑地下水位时的自重应力计算 土中存在地下水时，地下水位面以上按天然重度计算，地下水位面以下按有效重度计算，地下水位应作为土层分界面。 在地下水位以下，如埋藏有不透水层(如岩层或只含结合水的坚硬粘土层)，由于不透水层中不存在水的浮力，所以层面及层面以下的自重营应力应按上覆土层的水土总重计算。此时，层面处的自重应力将出现突变，层面处自重应力有两个值。 通常土的自重应力不会引起地基变形，因为正常固结的土在自重作用下已经固结稳定，只有新近形成的欠固结土或人工填土，在自重作用下尚未固结，这种土要考虑自重引起的地基变形。;3、自重应力分布规律 自重应力分布线的斜率是重度； 自重应力在等重度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。;;解： 第一层土为细砂，地下水位面以下的细砂要受到水的浮力作用，其浮重度?’为： 第二层粘土层的液性指数 故认为粘土层受到水的浮力作用，其浮重度?’为： 地面处：z=0，?cz=?z=0； 地下水位面处：z=2m，?cz=19?2=38kPa； 第二层土的顶面处：z=5m，?cz= =19?2+10?3=68kPa； 第二层土的底面处：z=9m，?cz= =19?2+10?3+7.1?4=96.4kPa。 土层中的自重应力?cz分布图见上图。;;解： 水下粗砂受到浮力的作用，其浮重度?’为： ?’=?sat-?w=19.5-9.81=9.69 kN/m3 粘土层因为wwP，IL0，故认为土层不受水的浮力作用，土层面上还受到上面的静水压力作用。土中各点的自重应力计算如下： 地面处：z=0,?cz=?z=0； 粗砂层底面处：z=10m,?cz=?’z=9.69?10=96.9 kPa； 粘土层顶面处：z=10m ?cz=?’z+?wz=9.69?10+9.81?13=224.4 kPa； 粘土层底面处：z=15m ?cz=224.4+19.3?5=320.9 kPa。 土中自重应力分布如上图。 从上面两例可以看出，自重应力曲线是一条累计曲线。;4 土中应力计算;1、基底压力及其计算 1）概念 基础底面接触压力简称基底压力，是指基础底面与地基接触面上的压力，由上部结构的荷载、基础自重以及基础台阶上的土重引起的。地基的压缩变形对于正常固结土就是由基底压力在土中扩散形成的附加应力引起的。;2)影响基底压力大小和分布的因素;柔性基础的抗弯刚度很小，基础变形能完全适应地基表面的变形，基底压力的分布与其上部荷载的分布情况基本相同。;刚性基础的刚度很大时，在上部荷载作用下不会发生挠曲变形，在中心荷载作用下，基底各点沉降基本相同，这时基底压力分布是马鞍形的，中间小，边缘大(理论上边缘应力为无穷大)。;刚性基础的刚度有限时，基底压力分布取决于基础与地基相对刚度及荷载的大小：;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（一般距基底的深度不超过基础宽度的1.5~2倍）；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。;(1) 矩形面积中心荷载作用下基底压力p 按中心受压公式计算： 其中，N——作用在基础顶面上的竖向荷载； G——基础及其上土的自重； A——基底面积。;(2)矩形面积偏心荷载作用时，基底压力 按偏心受压公式计算：;eB/6: 梯形分布;(3)条形基础的基底压力，取基础长度l=1m进行计算，计算方法同上。;2、基底附加压力及其计算 1）概念 建筑的修建而在基础底面处产生的增加的压力称为附加压力。 当基础位于地面上时，基底接触压力即为附加压力；当基础有一定的埋