第5章地基中的应力计算ppt课件.ppt

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1、土体中应力状态发生变化引起地基土的变形，导致建筑物的沉降、倾斜或水平位移。当应力超过地基土的强度时，地基就会因丧失稳定性而破坏，造成建筑物倒塌。5.1概述土中的应力按引起的原因可分为:由土本身有效自重在地基内部引起的自重应力;由外荷(静荷载或动荷载)在地基内部引起的附加应力。应力计算的基本假设：1.假设地基土为连续、均匀、各向同性、半无限的线弹性体2.弹性理论。研究目的：确定土体的初始应力状态研究方法：土体简化为连续体，应用连续体力学(例如弹性力学)方法来研究土中应力的分布。5.2土中自重应力假设天然土体是一个半无限体，地面以下土质均匀，天然重度为(kN/m3)，则在天

2、然地面下任意深度z(m)处的竖向自重应力cz(kPa)，可取作用于该深度水平面上任一单位面积上土柱的重量zl计算，即：cz=zcz沿水平面均匀分布，且与z成正比，即随深度增加而增加，且直线性分布。地基中除有作用于水平面上的竖向自重应力外，在竖直面上还作用有水平向的侧向自重应力。由于地基中的自重应力状态属于侧限应力状态,故x=y=0，且cx=cy，根据广义虎克定理，侧向自重应力cx和cy应与cz成正比，而剪应力均为零，即cx=cy=K0czxy=yz=zx＝０式中K0―比例系数，称为土的侧压力系数或静止土压力系数。它是侧限条件下土中水平

3、向有效应力与竖直向有效应力之比。均质土中的应力图粒间应力是通过土颗粒接触点传递的，是影响土体强度的重要因素，故粒间力在截面上的平均应力成为有效应力。定义：土中自重应力为土自身有效重力在土体内引起的应力成层土中竖向自重应力沿深度的分布成层地基土中自重应力若天然地面下深度z范围内各层土的厚度自上而下分别为h1、h2、…hn，成层土自重应力为高度z土柱中各层土重的总和，可得到的计算公式：式中c—天然地面下任意深度z处的竖向有效自重应力(kPa)；n—深度z范围内的土层总数hi—第i层土的厚度(m)；i—第i层土的天然重度，对地下水位以下的土层取有效重度i(kN/m3)。地

4、下水位位于同一土层中，计算自重应力时，地下水位面应作为分层的界面。在地下水位以下，如埋藏有不透水层,由于不透水层中不存在水的浮力，所以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。注意【例题5—1】某建筑场地的地质柱状图和土的有关指标列于图5—3和表5—1中。试计算地面下深度为2.5m、5.0m和9.0m处的自重应力，并绘制自重应力分布图。解：计算过程及结果见下表基底压力的分布规律主要是取决于上部结构、基础的刚度和地基的变形条件，是三者共同作用的结果。基础刚度的影响柔性基础能随着地基土表面而变形，作用在基础底面上的压力分布与作用在基础上的荷载分布完全一样。因此，若上

5、部荷载均匀分布，基底接触压力也为均匀分布。绝对刚性基础的基础底面保持平面，即基础各点的沉降大小一样，基础底面上的压力分布不同于上部荷载的分布情况。5.3基底压力和基底附加压力建筑物荷载通过基础传递给地基，基础底面传递给地基表面的压力，称基底压力。基底压力和与地面沉降柔性基础绝对刚性根据弹性理论中圣维南原理，在总荷载保持定值的前提下，地表下一定深度处，土中应力分布受基底压力分布的影响并不显著，而只取决于荷载合力的大小和作用点位置。因此，除了在基础设计中，对于面积较大的片筏基础、箱形基础等需要考虑基底压力的分布形状的影响外，对于具有一定刚度以及尺寸较小的柱下单独基础和墙下条形

6、基础等，其基底压力可近似地按直线分布的图形计算，即可以采用材料力学计算方法进行简化计算。基底压力计算假设基底压力的简化计算1.中心荷载下的基底压力中心荷载下的基础，其所受荷裁的合力通过基底形心。基底压力假定为均匀分布，此时基底平均压力设计值p(kPa)按下式计算：式中p—作用任基础上的竖向力设计值(kN)；G—基础自重设计值及其上回填土重标准值的总重(kN)；G=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为基础埋深，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

7、＝lb，l和b分别为矩形基底的长度和宽度(m)。对于荷载沿长度方向均匀分布的条形基础，则沿长度方向截取一单位长度的截条进行基底平均压力设计值p(kPa)的计算，此时上式中A改为b(m)，而F及G则为基础截面内的相应值(kN/m)。2.偏心荷载下的基底压力单向偏心荷载下的矩形基础如图所示。设计时通常取基底长边方向与偏心方向一致，此时两短边边缘最大压力设计值pmax与最小压力设计值pmin(kPa)按材料力学短柱偏心受压公式计算：式中M—作用于矩形基底的力矩设计值（kN.m）；W—基础底面的抵抗矩，W＝bl2/6（m）。把偏心荷载