土的自重應(yīng)力.ppt

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1、概述土中自重應(yīng)力基底壓力地基附加應(yīng)力地基沉降的彈性力學(xué)公式土的壓縮性地基的最終沉降量應(yīng)力歷史對地基沉降的影響地基最終沉降計算問題綜述飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)地基沉降發(fā)展三分量第二章地基的應(yīng)力和沉降土中的應(yīng)力按引起的原因可分為:(1)由土本身有效自重在地基內(nèi)部引起的自重應(yīng)力(2)由外荷(靜荷載或動荷載)在地基內(nèi)部引起的附加應(yīng)力概述土體中應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化引起地基土的變形，導(dǎo)致建筑物的沉降，傾斜或水平位移。當應(yīng)力超過地基土的強度時，地基就會因喪失穩(wěn)定性而破壞，造成建筑物倒塌。應(yīng)力計算方法：1.假設(shè)地基土為連續(xù)，均勻，各向同性，半無限的線彈性體;2.彈性理論。土中自重應(yīng)力研究目的：確定土體的初始應(yīng)

2、力狀態(tài)。研究方法：土體簡化為連續(xù)體，應(yīng)用連續(xù)體力學(xué)(例如彈性力學(xué))方法來研究土中應(yīng)力的分布。假設(shè)天然土體是一個半無限體，地面以下土質(zhì)均勻，天然重度為(kN/m3)，則在天然地面下任意深度z(m)處的豎向自重應(yīng)力(kPa)可取作用于該深度水平面上任一單位面積上土柱的重量計算即：天然地面11zzσczσcz=?z沿水平面均勻分布，且與z成正比，即隨深度按直線規(guī)律分布。由于地基中的自重應(yīng)力狀態(tài)屬于側(cè)限應(yīng)力狀態(tài),故，且，根據(jù)廣義虎克定理，側(cè)向自重應(yīng)力和應(yīng)與成正比，而剪應(yīng)力均為零，即：式中:K0―比例系數(shù)，稱為土的側(cè)壓力系數(shù)或靜止土壓力系數(shù)。(1)土中任意截面都包括有骨架和孔隙的面積，所以在地基應(yīng)力計

3、算時考慮的是土中單位面積上的平均應(yīng)力。(3)土中豎向和側(cè)向的自重應(yīng)力一般均指有效自重應(yīng)力。為了簡便起見，把常用的豎向有效自重應(yīng)力，簡稱為自重應(yīng)力，并改用符號表示。(2)假設(shè)天然土體是一個半無限體，地基中的自重應(yīng)力狀態(tài)屬于側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)，地基土在自重作用下只能產(chǎn)生豎向變形，而不能有側(cè)向變形和剪切變形。地基中任意豎直面和水平面上均無剪應(yīng)力存在。天然地面h1h2h3??3?2?1水位面?1h1?1h1+?2h2?1h1+?2h2+??3h3地下水位位于同一土層中，計算自重應(yīng)力時，地下水位面應(yīng)作為分層的界面注意：在地下水位一下，如埋藏有不透水層，由于不透水層中存在水的浮力，所以層面及層面以下的自重應(yīng)力

4、應(yīng)按上腹土層的水土總重計算基底壓力（一）中心荷載下的基底壓力中心荷載下的基礎(chǔ)，其所受荷裁的合力通過基底形心。基底壓力假定為均勻分布，此時基底平均壓力設(shè)計值P(kPa)按下式計算：式中：F—作用任基礎(chǔ)上的豎向力設(shè)計值(kN)；G—基礎(chǔ)自重設(shè)計值及其上回填土重標準值的總重(kN)；式中：—基礎(chǔ)及回填土之平均重度，一般取20kN/m3，地下水位以下部分應(yīng)扣去浮力，即取10kN/m3；d—基礎(chǔ)埋深，必須從設(shè)計地面或室內(nèi)外平均設(shè)計地面算起(m);A—基底面積(m2)，對矩形基礎(chǔ)A=lb，l和b分別為矩形基底的長度和寬度(m)。對于荷載沿長度方向均勻分布的條形基礎(chǔ)，則沿長度方向截取一單位長度的截條進行基

5、底平均壓力設(shè)計值p(kPa)的計算，此時上式中A改為b(m)，而F及G則為基礎(chǔ)截面內(nèi)的相應(yīng)值(kN/m)。（二）偏心荷載下的基底壓力單向偏心荷載下的矩形基礎(chǔ)如圖所示。設(shè)計時通常取基底長邊方向與偏心方向一致，此時兩短邊邊緣最大壓力設(shè)計值與最小壓力設(shè)計值按材料力學(xué)短柱偏心受壓公式計算：式中：M—作用于矩形基底的力矩設(shè)計值(kN·m)；W—基礎(chǔ)底面的抵抗矩或:F+GeeLbpmaxpmin討論：當e0，基底壓力呈梯形分布當e=l/6時，pmax>0，pmin=0，基底壓力呈三角形分布pmaxpminel/6時，pmax>0

6、，pmin<0，基底出現(xiàn)“拉應(yīng)力”，基底壓力重分布e>l/6pmaxpmin<0pmaxpmin=0基底壓力重分布由于基底與地基之間不能承受拉力，此時基底與地基局部脫開，使基底壓力重新分布。因此，根據(jù)偏心荷載應(yīng)與基底反力相平衡的條件，可得基底邊緣的最大壓力pmax為：式中：k—單向偏心荷載作用點至具有最大壓力的基底邊緣的距離(m)。pmaxpmin=0F+G基底附加壓力一般情況下，建筑物建造前天然土層在自重作用下的變形早已結(jié)束。因此，只有基底附加壓力才能引起地基的附加應(yīng)力和變形。式中：p—基底平均壓力設(shè)計值(kPa)；—土中自重應(yīng)力標準值，基底處:—基礎(chǔ)底面標高以上天然土層的加權(quán)重度，其中地

7、下水位下土層的重度取有效重度；d—基礎(chǔ)埋深，必須從天然地面算起，對于新填土場地則應(yīng)從老天然地面起算，d=h1+h2+...+hn(m)。建筑物建造后的基底壓力中應(yīng)扣除基底標高處原有的土中自重應(yīng)力后，才是基底平面處新增加于地基的基底附加壓力，基底平均附加壓力設(shè)計值p0值(kPa)按下式計算：基底壓力基底附加壓力地基中各點附加壓力上部荷載F基礎(chǔ)自重G地基附加應(yīng)力----指建筑物荷重在土體中引起的附加于原有應(yīng)力之上