土质学与土力学课件作者刘干斌刘红军9-4地基应力计算.ppt

200 尚辅网 / 第 4 章 地基应力计算 4.1 概述 4.1 概述 土中应力是指土体在本身重力作用下产生的自重应力、建筑物荷载或其他外荷载引起的附加应力、土中渗透水流引起的渗流应力等等。 本章将只介绍自重应力和附加应力的计算。 4.1.1自重应力与附加应力的概念 土中应力按产生的原因分：自重应力、附加应力 自重应力：由土体重力产生的应力，也称长驻应力。 附加应力：由外荷载的作用在土中产生的应力增加。 危害：土中的应力增量将引起土的变形，从而使建筑物发生下沉、倾斜及水平位移等，如果这种变形过大，往往会影响建筑物的正常使用。土中应力过大，也会导致土的强度破坏，甚至使土体发生滑动失去稳定。 4.1 概述 4.1 概述 4.1.2 基本假定 1．连续体：是指整个物体所占据的空间都被介质填满，不留任何空隙。 2．完全弹性体，是指受力体中应力增加时，应力应变之间成直线关系，应力减小后变形能完全恢复的物体。 3．各向同性，主要是指受力体的变形性质是各向相同的，否则即为各向异性。天然地基常常是各向异性的。 4．均质体是指整个受力体各点的性质都是相同的。土常具有成层性，当各层土的性质相差不大时，将土作为均质体所引起的误差不大。 4.2 土的自重应力计算 4.2土的自重应力计算 4.2.1均匀土体时 当地基是均匀土时，在深度 处土的自重应力为： 从公式可以看出，自重应力随深度线性增加，呈三 角形分布图形，并且在任何一个水平面上，其自重应力 大小相等，如图所示。 4.2.2 成层土体时 从右图中可以看出：对于土性有变化的土层， 土的自重应力分布是折线形的 4.1 概述 4.2土的自重应力计算 4.2.1均匀土体时 当地基是均匀土时，在深度 处土的自重应力为： 从公式可以看出，自重应力随深度线性增加，呈三 角形分布图形，并且在任何一个水平面上，其自重应力 大小相等，如图所示。 4.2.2 成层土体时 从右图中可以看出：对于土性有变化的土层， 土的自重应力分布是折线形的 4.2 土的自重应力计算 4.2土的自重应力计算 4.2.3 有地下水时 若地下水位以下的土受到水的浮力作用，则水下部分 土的容重应按浮容重计算。其计算方法如同成层土的情况， 如右图所示。 砂性土：考虑浮力作用 粘性土： 1、若水下的粘性土其液性指数 ﹥1 ，则土处于流动状态，土颗粒之间存在着大量自由水，此时可以认为土体受到水的浮力作用。 2、若 ≤0 ，则土处于固体状态，土中自由水受到土颗粒间结合水膜的阻碍不能传递静水压力，故认为土体不受水的浮力作用。 3、若0 1，土处于塑性状态时，土颗粒是否受到水的浮力，一般在 实践中均按不利状态来考虑。 4.2 土的自重应力计算 4.2土的自重应力计算 4.2.4 水平向自重应力计算 地基土中不但有作用在水平面上的竖向自重应力，还有作用在垂直面上的水平向自重应力 、 。土的水平向自重应力、可按下面公式计算： 4.3 基础底面的压力分布和计算 4.3 基础底面的压力分布和计算 4.3.1 基底压力简化计算方法 1．中心荷载作用时 基底压力 按中心受压公式计算： 4.2 土的自重应力计算 4.3 基础底面的压力分布和计算 4.3.1 基底压力简化计算方法 2．偏心荷载作用时 基底压力 按偏心受压公式计算： 4.2 土的自重应力计算 4.3 基础底面的压力分布和计算 4.3.1 基底压力简化计算方法 根据偏心距 的大小，基底压力的分布可能出现下述三种情况： (1) 当 时， 0，基底压力呈梯形分布，如图 (a)所示； (2) 当 = 时， = 0，基底压力呈三角形分布，如图4.6(b)所示 (3) 当 时， ＜0，理论上说，基底产生拉应力， 如图4.6(c)所示 但基底与土之间是不能承受拉应力的，这时产生拉应力部分的基底将与土脱开，而不能传递荷载，基底压力将重新分布，见图4.6(c)。重新分布后的基底最大压应力，可以根据偏心荷载和基底反力相等平衡的，荷载合力通