地基中的附加应力.pptVIP

土力学 主讲:张彦辉 主讲:张彦辉 专业:建筑工程 专业:建筑工程第二章 土体应力计算本章主要内容 2.1 概述 2.2 土的自重应力 2.3 自重应力系 有效应力原理 2.4 基底接触应力分布及简化计算 2.5 地基中的附加应力?空间问题的解及其应用 2.6 地基中的附加应力?平面问题的解及其应用 2.7 非均质和各向异性地基中的附加应力 2.8 其他条件下地基中的应力计算学习要求 掌握: 1.土中的应力状态及土中应力的研究方法; 2.土中的自重应力,基底压力与基底附加压 力的概念; 3.土中自重应力、基底接触应力和地基附加 应力的计算。§ 2.1 概 述 在地基上建造建筑物,基础将上部荷载传给地 基,使地基中的应力发生变化从而引起地基变 形,使建筑物产生沉降和沉降差。若应力的变 化不大引起的变形是建筑物允许的,则不会产 生危害;若外载荷在土中引起的应力过大,可 能产生结构所不允许的变形或造成地基失稳而 破坏。因此研究土体中的应力是研究地基变形 与地基失稳的基础。 建筑地基基础设计时,必须将强度、变形控制 在允许的范围内,为此,基础设计时首先要计 算地基应力。概 述概 述 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 基础F G 主 持 力 层 ( 受 力 层 ) 要 受 下 卧 层 力 层 地 基概 述z 土力学中应力符号规定 土力学中应力符号规定zx 法向应力:压为正,拉为负 法向应力:压为正,拉为负xxy 剪应力: 剪应力:? y yz 剪应力作用面上外法线n与坐标轴方向一致, 剪应力作用面上外法线n与坐标轴方向一致, 剪应力方向与坐标轴一致:负 剪应力方向与坐标轴一致:负 Z Z 剪应力方向与坐标轴相反:正 剪应力方向与坐标轴相反:正 剪应力作用面上外法线n与坐标轴方向相反, 剪应力作用面上外法线n与坐标轴方向相反, X X 剪应力方向与坐标轴一致:正 剪应力方向与坐标轴一致:正 剪应力方向与坐标轴相反:负 剪应力方向与坐标轴相反:负 Y Y概 述 土力学中应力符号的规定 z 正应力 剪应力zx + - 拉为正 顺时针为正 材料力学压为负 逆时针为负 xxzzzx + 逆时针为正 - 压为正 土力学 顺时针为负 拉为负xxz概 述 建筑物修建之前已经存在,也 建筑物修建之前已经存在,也 土中的应力分为两种: 称为初始应力 称为初始应力 自重应力??由土体自身重量所产生的应力。 附加应力??由外荷(静的或动的)引起的土中应力。 建筑物修建之后的在 建筑物修建之后的在 自重应力基础上增加 自重应力基础上增加 的应力 的应力 F 基础 基础结构的外荷载 G 基底反力 主 持力层 要 基底压力 受 下卧层 力 附加应力 层 地基沉降变形 基 地§ 2.2 土的自重应力 地面 1、竖向自重应力 1、竖向自重应力 单位面积上土柱的重量 单位面积上土柱的重量 Zczz czz 3 3 式中: 式中:为土的天然重度, 为土的天然重度,k kN N//m m ; ;z z为土柱的高度,即计算应力 为土柱的高度,即计算应力 点以上土层的厚度,m。 点以上土层的厚度,m。土的自重应力 地下水位以下的土: 地面 z zcz cz z 3 3 式中: 为土的有效重度,kN/m ;z为土柱的高度,即计算应力 式中: 为土的有效重度,kN/m ;z为土柱的高度,即计算应力 点以上土层的厚度,m。 点以上土层的厚度,m。土的自重应力 地下水位以下,用有效重度;不同土层的重量可以叠加h? h? h cz 1 1 2 2 3 3 地面 h 11h 1 1 h2 2h? h 1 1 2 2 3 h 3 h? h? h 1 1 2 2 3土的自重应力 分布规律 分布规律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。 1 2122 成层地基 均质地基土的自重应力 2、水平自重应力 2、水平自重应力czcx 无侧向变形(有侧限)条件下: σσ εε0x y x y cy 1 根据弹性力学中广义虎克定律: ε?συ ?σσ? x x y z EKK0 ch cx cy 0 cz 1? K ??土的侧压力系数,它是土体在侧限条件下水平有效应力与竖向 0 有效应力之比, K 与土层的应力历史及土的类型有关。见表3.2.1, 0 对一般地基K =0.5左右。 0土的自重应力 3、土坝的自重应力对于中小型坝,可以采用简化计算,即:忽略土 体中剪应力的作用,认为土柱间相互独立,也就 是任一点的自重应力等于其上部土柱的重量σ γ cH 。对于重要的土坝要进行有限元分析。土的自重应力 例:某地基土由四层土组成厚度与容重如图,试计算每