地基土中的应力计算.ppt

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1、地基与基础SoilMechanicsandFoundationEngineering基本内容：掌握土中两种应力（自重应力以及各种荷载条件下的土中附加应力）计算方法。学习基本要求◆掌握土中自重应力计算；◆掌握基底压力和基底附加压力分布与计算；◇掌握矩形面积均布荷载、矩形面积三角形分布荷载以及条形荷载等条件下的土中竖向附加应力计算方法；地基土中的应力计算第三章3.1土层自重应力3.2基底压力3.3土中附加应力假设地表面是无限延伸的水平面，在深度z水平面上各点的自重应力相等且均匀地无限分布，任何竖直面和水平面上均无剪力存在，故地基中任意深度z处的竖向自重应力就等于单位面积上的土柱重量。§3.1土层自

2、重应力一、竖向自重应力竖向自重应力：cz=z自重应力数值大小与土层厚度成正比当地基有多个不同重度的土层组成时，则任意深度处的竖向自重应力可按应力叠加的方法求得：天然地面11zzσczσcz=z土体中任意深度处的竖向自重应力等于单位面积上土柱的有效重量天然地面z1z2z3321水位面1z11z1+2z21z1+2z2+3z3说明：1.地下水位以上土层采用天然重度，地下水位以下土层考虑浮力作用采用浮重度2.非均质土中自重应力沿深度呈折线分布土当地基由多个不同重度的土层（成层土）时：静止侧压力系数是小于1的系数，一般在0.5左右天然地面z二、水平向自重应力土在自重作用下不

3、仅产生竖向自重应力，同时也产生水平自重应力。其水平自重应力的数值大小是随着竖向自重应力变化而变化。自然界中的天然土层，一般形成至今已有很长的地质年代，它在自重作用下的变形早巳稳定。但对于近期沉积或堆积的土层，应考虑它在自应力作用下的变形。地下水位下降浮力消失自重应力增加该自重应力相当于大面积附加均布荷载能引起下部土体产生新的变形，属于附加应力。地下水位升降对自重应力的影响（a)地下水位下降；（b)地下水位上升三、地下水位变化对自重应力的影响例3-1：某地基土层剖面如图所示，试计算各土层自重应力分布图。【解】kN/m27.8516.7541.0587.95187.95266.35淤泥层底§3.2

4、基底压力基底压力：建筑荷载在基础底面上产生的压应力，即基础底面与地基接触面上的压应力。基底附加应力基底压力分布规律基底压力简化计算地基反力：地基支撑基础的反力。大小相等、方向相反的作用力与反作用力分析地基中应力、变形及稳定性的外荷载计算基础结构内力的外荷载重要的工程意义建筑物荷重基础地基在地基与基础的接触面上产生的压力（地基作用于基础底面的反力）一、基底压力的分布规律地基土性质（2）接触压力的大小影响因素地基和基础的刚度荷载大小基础埋深1、（1）基底接触压力的产生（1）柔性基础，基础刚度较小，对地基变形没有抵抗能力。地基与基础二者变形协调一致，因此基底压力分布均匀，按平均压力考虑。(柔性

5、基础基底压力分布)例如：油罐土坝荷载反力变形地面2、基底压力分布形式荷载反力变形地面(刚性基础基底压力分布)例如：箱形基础混凝土坝（2）刚性基础刚度较大，具有抵抗变形的能力，所以变形不均匀，出现马鞍形、抛物线形、钟形等。式中Fk—作用任基础上的竖向力设计值(kN)；Gk—基础自重设计值及其上回填土重标准值的总重(kN)；Gk=GAd,G其中为基础及回填土之平均重度，一般取20kN/m3，但在地下水位以下部分应扣去浮力，即取10kN/m3；d—基础埋深，必须从设计地面或室内外平均设计地面算起(m)；A—基底面积(m2)，对矩形基础A＝lb，l和b分别为其的长和宽。对于荷载沿长度方向均匀分布的

6、条形基础，取单位长度进行基底平均压力设计值p(kPa)计算，A改为b(m)，而F及G则为基础截面内的相应值(kN/m)。1.轴心荷载下的基底压力二基底压力的简化计算2．偏心荷载下的基底压力e>L/6,应力重新分布e＝L/6,应力重新分布：基底压力三角形分布e＜L/6,应力重新分布:基底压力呈梯形分布※一般情况下，建筑物建造前天然土层在自重作用下的变形早已结束。因此，只有基底附加压力才能引起地基的附加应力和变形。=-轴心荷载时：偏心荷载时：三基底附加压力※基底附加压力是考虑基础有一定埋置深度，对天然地基而言开挖基槽相当于卸去一部分自重应力，即：σcz=γ×d例3-2:某基础底面尺寸l=3m，b=

7、2m，基础顶面作用轴心力Fk=450kN，弯矩M=150kN.m,基础埋深d=1.2m，试计算基底压力并绘出分布图。例3-3：某轴心受压基础底面尺寸l=b=2m，基础顶面作用Fk=450kN，基础埋深d=1.5m，已知地质剖面第一层为杂填土，厚0.5m,γ1=16.8kN/m3；以下为黏土，γ2=18.5kN/m3，试计算基底压力和基底附加应力。基础自重及基础上回填土重【解】1、定义地基附加应力是