《土體應(yīng)力計算》PPT課件.ppt

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1、第二章土體應(yīng)力計算2-1概述支承建筑物荷載的土層稱為地基。與建筑物基礎(chǔ)底面直接接觸的土層稱為持力層。將持力層下面的土層稱為下臥層。土體的應(yīng)力按引起的原因分為自重應(yīng)力和附加應(yīng)力；按土體中土骨架和土中孔隙（水、氣）的應(yīng)力承擔(dān)作用原理或應(yīng)力傳遞方式可分為有效應(yīng)力和孔隙應(yīng)（壓）力。有效應(yīng)力——由土骨架傳遞（或承擔(dān)）的應(yīng)力?？紫稇?yīng)力——由土中孔隙流體水和氣體傳遞（或承擔(dān)）的應(yīng)力。第二章土體應(yīng)力計算對于飽和土體由于孔隙應(yīng)力是通過土中孔隙水來傳遞的，因而它不會使土體產(chǎn)生變形，土體的強(qiáng)度也不會改變。孔隙應(yīng)力分為：靜孔隙應(yīng)力和超靜孔隙應(yīng)

2、力。自重應(yīng)力——由土體自身重量所產(chǎn)生的應(yīng)力。附加應(yīng)力——由外荷（靜的或動的）引起的土中應(yīng)力。第二章土體應(yīng)力計算2-2地基中的自重應(yīng)力地下水位以下，用有效重量；不同土層的重量可以疊加第二章土體應(yīng)力計算2-2地基中的自重應(yīng)力K0——靜止側(cè)壓力系數(shù)，它是土體在無側(cè)向變形條件下有效小主應(yīng)力σ’3與有效大主應(yīng)力σ’1之比。與土層的應(yīng)力歷史及土的類型有關(guān)；正常固結(jié)粘土：K0＝1－sinf’對一般地基K0＝0.5左右無側(cè)向變形條件下，側(cè)向應(yīng)力：第二章土體應(yīng)力計算2-3基底壓力與基底附加應(yīng)力基底壓力：指上部結(jié)構(gòu)荷載和基礎(chǔ)自重通過基礎(chǔ)傳

3、遞，在基礎(chǔ)底面處施加于地基上的單位面積壓力。地基反向施加于基礎(chǔ)底面上的壓力稱為基底反力。基底附加應(yīng)力是指基底壓力扣除因基礎(chǔ)埋深所開挖的自重應(yīng)力之后在基底處施加于地基上的單位面積壓力?；變魤毫Φ诙峦馏w應(yīng)力計算2-3基底壓力與基底附加應(yīng)力一、柔性基礎(chǔ)與剛性基礎(chǔ)基底壓力的分布和大小與荷載的性質(zhì)（中心或偏心、傾斜等）大小等有關(guān)，也與基礎(chǔ)的剛度有關(guān)。柔性基礎(chǔ)：剛度較小，基底壓力與其上的荷載大小及分布相同；第二章土體應(yīng)力計算2-3基底壓力與基底附加應(yīng)力剛性基礎(chǔ)：剛度較大，基底壓力分布隨上部荷載的大小、基礎(chǔ)的埋深及土的性質(zhì)而異。

4、當(dāng)基礎(chǔ)尺寸不太大，荷載也較小時，可假定基底壓力為直線分布。第二章土體應(yīng)力計算二、剛性基礎(chǔ)下基底壓力分布（一）中心荷載下的基底壓力中心荷載作用下的基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)荷載P與基礎(chǔ)自重G的合力Fv通過基底形心，基底壓力為均勻分布。平均基底壓力為矩形基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)集中力線荷載分布荷載第二章土體應(yīng)力計算（二）偏心荷載下的基底壓力對于單向偏心荷載作用下的矩形面積基底的剛性基礎(chǔ)如圖（a）、（b）所示。兩端邊緣最大壓力pmax與最小壓力pmin可按下式計算：矩形基底面的抗彎截面系數(shù)第二章土體應(yīng)力計算（二）偏心荷載下的基底壓力根據(jù)上式，當(dāng)e＜

5、L/6時，基底壓力成梯形分布；e=L/6時，基底壓力為三角形分布；e＞L/6時，基底壓力pmin＜0（2-11）第二章土體應(yīng)力計算pmin＜0，由于地基與基礎(chǔ)之間不能承受拉力，此時基底與地基局部脫離而使基底壓力重新分布。根據(jù)基底壓力與偏心荷載相平衡的條件，三角形反力分布如圖（c）中的實線所示的形心應(yīng)在P+G的合力Fv作用線上，由此可計算基礎(chǔ)邊緣的最大壓力pmax為pmax=2Fv／3kb式中：k——單向偏心荷載作用點(diǎn)至具有最大壓力的基底邊緣的距離，k=(l/2-e)。對于荷載沿長度方向均布的條形基礎(chǔ)，P和G對應(yīng)均取單位

6、長度內(nèi)的相應(yīng)值，基礎(chǔ)寬度取為b，則基底壓力為（2-13）第二章土體應(yīng)力計算三、傾斜偏心荷載作用下的基底壓力當(dāng)基礎(chǔ)底面受到傾斜的偏心荷載作用時，先將傾斜偏心的合力R分解為豎向分量Fv和水平分量Fh，其中Fv=Rcosβ，F(xiàn)h＝Rsinβ，β為傾斜荷載與豎向線之間的傾角。對于豎向分量Fv作用下的基底反力計算，矩形基底用式（2－11），條形基底用式（2－13）對于水平分量Fh引起的基底反力可按下式計算矩形基底ph=Fh／lb條形基底第二章土體應(yīng)力計算四、基底附加應(yīng)力——基底凈壓力實際工程中，基礎(chǔ)總是埋置在天然地面以下一定的深

7、度，勢必要進(jìn)行基坑開挖，這樣一來就意味著加了一個負(fù)荷載。因此，應(yīng)在基底壓力中扣除基底標(biāo)高處原有土的自重應(yīng)力，才是基礎(chǔ)底面下真正施加于地基的壓力，稱為基底附加應(yīng)力或基底凈壓力?；變魤毫Π聪率接嬎悖簩τ诨讐毫為均布情況對于基底壓力為梯形分布情況第二章土體應(yīng)力計算2-4地基中的附加應(yīng)力計算計算方法：假定地基土是各項同性的、均質(zhì)的、線性變形體，而且在深度和水平方向上都是無限的。應(yīng)力計算可分為空間問題和平面問題。一、附加應(yīng)力基本解答（一）豎向集中力作用下地基附加應(yīng)力——半無限空間體彈性力學(xué)基本解由布辛內(nèi)斯克解答得σz的表達(dá)

8、式第二章土體應(yīng)力計算由圖中的幾何關(guān)系，得式中稱為豎向集中力作用豎向附加應(yīng)力系數(shù)。第二章土體應(yīng)力計算（二）等代荷載法——基本解答的初步應(yīng)用由于集中力作用下地基中的附加應(yīng)力σz僅是荷載的一次函數(shù)，因此當(dāng)若干個豎向集中力Fi（I=1，2，‥‥‥n）作用于地表時，應(yīng)用疊加原理，地基中z深度任一點(diǎn)M的附加應(yīng)力σz應(yīng)為各集中力單獨(dú)作用時在該點(diǎn)