土体中的应力计算课件.ppt

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1、第二章地基中的应力计算教学课件总述建筑物地基的土体承受着建筑物传来的荷载，土体在荷载作用下产生变形，使建筑物发生沉降、倾斜或水平位移，变形过大就会影响建筑物的安全和正常使用；同时，在某一特定条件下的地基也只能承受一个相应的最大荷载，如果超过该值地基就会失稳。为了使设计的建筑物既安全可靠又经济合理，就必须研究土体的变形、强度及稳定性问题，而不论是研究变形问题还是强度问题，都需了解土中应力的分布情况，只有掌握了土中应力的计算方法和土中应力的分布规律，才能运用土力学基本原理解决地基变形问题及地基承载力问题。土中应力分布是土力学最基本的课题之一。第二章地基中

2、的应力计算§2.1地基中自重应力§2.2基底压力§2.3地基中的附加应力主要内容土中应力产生及计算的基本假定土中应力产生原因：自重建筑物荷载温度土中水渗流地震等。土中应力可分为：自重应力附加应力本章只讨论：土的自重和静外荷在土中产生的应力基本假定：(1)地基为半无限弹性体(2)土体中竖直面和水平面均无剪应力(3)弹性理论假定假定地基土为均匀的、各向同性的弹性体应力符号以压为正；一般不考虑拉应力的影响；有现成的简单的解析解。(布辛涅斯克)上述假定是本章的基础2.1土体中自重应力自重应力：由于土体本身自重引起的应力研究自重应力的目的是确定土体初始应力状态

3、(超固结次正)土体在自重作用下，在漫长的地质历史时期，已经压缩稳定，因此，土的自重应力不再引起土的变形。但对于新沉积土层或近期人工充填土应考虑自重应力引起的变形。2.1.1竖向自重应力竖直向自重应力计算假定土体具有水平面上半无限弹性体。土体中所有竖直面和水平面上均无剪应力存在。土体中竖向自重应力基本计算公式推导假定土体为均质的半无限弹性体取高度z，截面积A=1的土柱由平衡条件得CzA=FW=zA于是Cz=z土体中自重应力可见，自重应力随深度呈线性增加。天然地面11zzσczσcz=z土体中任意深度Z处的竖向自重应力等于单位面积上土柱的有

4、效重量1、对于天然重度为r的均质土的竖向自重应力2成层土的竖向自重应力计算说明：1.地下水位以上土层采用天然重度，地下水位以下:1)首先确定是否考虑浮力;2)考虑浮力影响时，用浮重度代替重度。土层浮重度=sat-w2.非均质土中自重应力沿深度呈折线分布天然地面h1h2h3321水位面1h11h1+2h21h1+2h2+3h3地下水位升降对竖向自重应力的影响地面沉陷地面融起竖向自重应力分布曲线的变化规律：1.土的竖向自重应力分布曲线是一条折线，拐点在土层交界处和地下水位处。2.同一层土的竖向自重应力按直线变化。3.竖向自重

5、应力随深度的增加而增大。4.不透水层顶面,土的竖向自重应力为上层土的竖向有效应力和水位下的水的应力之和。2.1.2水平向自重应力的计算K0——静止侧压力系数，它是土体在无侧向变形条件下有效小主应力σ’3（水平应力）与有效大主应力σ’1（竖向应力）之比。与土层的应力历史及土的类型有关；正常固结粘土：K0＝1－sinQ，，对一般地基K0＝0.5左右无侧向变形条件下，水平向自重应力：水平向自重应力天然地面z静止侧压力系数例题分析【例】一地基由多层土组成，地质剖面如下图所示，试计算并绘制自重应力σcz沿深度的分布图教材例２－１57.0kPa80.1kPa10

6、3.1kPa150.1kPa194.1kPa不透水层的层面及层面以下的自重应力应按上覆土层的水土总重计算[思考题]按给出的资料，计算并绘制地基中的自重应力沿深度的分布曲线。（假定，地下水位位于标高为141.0处。）[思考题答案]按给出的资料，计算并绘制地基中的自重应力沿深度的分布曲线。（假定，地下水位位于标高为141.0处。）2.2基底压力基底压力：上部结构荷载和基础自重通过基础传递，在基础底面处施加于地基上的单位面积压力。基底反力：反向施加于基础底面上的压力基底压力、反力基底压力：建筑物上部结构荷载和基础自重通过基础传递给地基，作用于基础底面传至地

7、基的单位面积压力（反作用力称为基底反力）F+G影响基底压力的因素:基础的形状、大小、刚度，埋置深度，基础上作用荷载的性质（中心、偏心、倾斜等）及大小、地基土性质2.2.1基底压力的分布规律(a)理想柔性基础(b)堤坝下基底压力图2-1柔性基础（1）情况1EI=0基础抗弯刚度EI=0，相当于绝对柔性基础基底压力分布与作用荷载分布相同。（2）情况2EI=刚度很大(即EI=),可视为刚性基础(大块混凝土实体结构)。(a)马鞍形分布(b)抛物线分布(c)钟形分布图2-2刚性基础荷载小，呈中央小而边缘大的情形。随作用荷载增大，呈抛物线分布。作用荷载继续增大

8、，发展为钟形分布。上述演化只是一典型的情形，实际情况十分复杂大多数情况处于上述两种极端情况之间。2.2.2基