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(duì)地基沉降的影響地基最終沉降計(jì)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(dòng)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(dāng)應(yīng)力超過地基土的強(qiáng)度時(shí)，地基就會(huì)因喪失穩(wěn)定性而破壞，造成建筑物倒塌。應(yīng)力計(jì)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(gè)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(jì)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(jì)

3、算時(shí)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(hào)表示。(2)假設(shè)天然土體是一個(gè)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(jì)算自重應(yīng)力時(shí)，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(jì)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?；讐毫俣榫鶆蚍植迹藭r(shí)基底平均壓力設(shè)計(jì)值P(kPa)按下式計(jì)算：式中：F—作用任基礎(chǔ)上的豎向力設(shè)計(jì)值(kN)；G—基礎(chǔ)自重設(shè)計(jì)值及其上回填土重標(biāo)準(zhǔn)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(jì)地面或室內(nèi)外平均設(shè)計(jì)地面算起(m);A—基底面積(m2)，對(duì)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(duì)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(jìn)行基

5、底平均壓力設(shè)計(jì)值p(kPa)的計(jì)算，此時(shí)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(jì)時(shí)通常取基底長邊方向與偏心方向一致，此時(shí)兩短邊邊緣最大壓力設(shè)計(jì)值與最小壓力設(shè)計(jì)值按材料力學(xué)短柱偏心受壓公式計(jì)算：式中：M—作用于矩形基底的力矩設(shè)計(jì)值(kN·m)；W—基礎(chǔ)底面的抵抗矩或:F+GeeLbpmaxpmin討論：當(dāng)e0，基底壓力呈梯形分布當(dāng)e=l/6時(shí)，pmax>0，pmin=0，基底壓力呈三角形分布pmaxpminel/6時(shí)，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(shí)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(diǎn)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(jì)值(kPa)；—土中自重應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值，基底處:—基礎(chǔ)底面標(biāo)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(duì)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(biāo)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(jì)值p0值(kPa)按下式計(jì)算：基底壓力基底附加壓力地基中各點(diǎn)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