第4章地基应力计算ppt课件.ppt

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1、第四章地基应力计算应力应变关系地基的强度问题地基的变形问题地基中的应力状态应力状态及应力应变关系支承建筑物荷载的土层称为地基。与建筑物基础底面直接接触的土层称为持力层。将持力层下面的土层称为下卧层。第一节概述重点要掌握的几个基本概念1、线弹性体2、半无限空间3、侧限应力状态4、土力学应力符号的规定强度问题变形问题土体中的应力状态应力应变关系土力学中应力符号的规定应力状态及应力应变关系自重应力附加应力基底压力计算有效应力原理建筑物修建以后，建筑物重量等外荷载在地基中引起的应力，所谓的“附加”是指在原来自重应力基础上增加的压力。建筑物修建以前，地基中由土体本身的有效重量所产

2、生的应力。概述土应力变形地基变形建筑物沉降量土体中应力自重应力附加应力（建筑物荷重、地震力、渗透力等）一、应力～应变关系的假定1、关于连续介质问题弹性理论要求：受力体是连续介质。而土是由三相物质组成的碎散颗粒集合体，不是连续介质。2、关于线弹性体问题理想弹性体的应力与应变成正比直线关系，且应力卸除后变形可以全恢复。但土体不是纯粹的线弹性体，而是弹塑性体。3、关于均质、等向问题理想弹性体应是均质的各向同性体。而天然地基往往是由成层土组成，为非均质各向异性体。为此进行假设，天然地基作为均质的各向同性体。概述土的应力-应变关系二、地基中的几种应力状态半无限空间弹性体：具有水平

3、界面，深度和广度都无限大的空间弹性体。yzx∞∞∞∞∞o=地基中常见的应力状态yzxo(1)一般应力状态——三维问题==应变条件应力条件独立变量==000000000概述(1)平面应力状态——二维问题法国数学家SimeomDenisPoisson为名。横向应变与纵向应变之比值称为泊松比，也叫横向变形系数，它是反映材料横向变形的弹性常数。(2)轴对称三维问题应变条件应力条件独立变量：==000000000000(3)侧限应力状态——一维问题水平地基半无限空间体；半无限弹性地基内的自重应力只与Z有关；土质点或土单元不可能有侧向位移侧限应变条件；任何竖直面都是对称面。应变

4、条件AByzxo应变条件应力条件独立变量(3)侧限应力状态——一维问题==00000000000000K0：侧压力系数土力学中应力符号的规定材料力学+-+-土力学正应力剪应力拉为正压为负顺时针为正逆时针为负压为正拉为负逆时针为正顺时针为负材料力学与土力学的正负号规定正好相反！自重应力：由于土体本身自重引起的应力。确定土体初始应力状态土体在自重作用下，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。土中自重应力计算一、基本概念第二节土体的自重应力计算二、竖向自重应力zσcz土体中任意深度处的

5、竖向自重应力等于单位面积上土柱的有效重量。土中自重应力计算对称面天然地面11z竖直向自重应力sz深度为z处的土体自重应力为：自重应力为：二、竖向自重应力注意若计算点在地下水位以下，由于水对土体有浮力作用，则水下部分土柱的有效重量应采用土的浮容重或饱和容重计算：1.当位于地下水位以下的土为砂土时，土中水为自由水，计算时用浮容重。2.当位于地下水位以下的土为坚硬粘土时，在饱和坚硬粘土中只含有结合水，计算自重应力时应采用饱和容重。3.水下粘土，当IL≥1时，用浮容重。4.如果是介乎砂土和坚硬粘土之间的土，则要按具体情况分析选用适当的容重。土中自重应力计算三、成层土的自重应力

6、计算说明：1.地下水位以上土层采用天然重度，地下水位以下土层采用浮重度；2.非均质土中自重应力沿深度呈折线分布。土中自重应力计算天然地面h1h2h3321水位面1h11h1+2h21h1+2h2+3h32.水平向自重应力sz由于是侧限条件，故根据广义虎克定律：将侧限条件代入上式：得：令：则：K0：土的侧压力系数静止侧压力系数四、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。土中自重应力计算四、例题分析土中自重应力计算57.0kPa80.1kPa103.1kPa150.1kPa194.1kPa五、分

7、布规律自重应力分布线的斜率是容重；自重应力在等容重地基中随深度呈直线分布；自重应力在成层地基中呈折线分布；在土层分界面处和地下水位处发生转折。附加应力：外加荷载在地基土体中引起的应力增量。计算基本假定：地基土是连续、均匀、各向同性的半无限完全弹性体不同地基土体中应力分布各有其特点平面问题空间问题x,z的函数x,y,z的函数土中附加应力计算第三节地基中的附加应力计算附加应力是由于修建建筑物之后在地基内新增加的应力，它是使地基发生变形从而引起建筑物沉降的主要原因，即由基底附加压力引起。集中荷载作用下的附加应力矩形分布荷载作用下的附加应力条形分