第四章 土应力.ppt

土中应力 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。 2 竖向自重应力 3 成层土的自重应力计算 6、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 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： 2 、偏心荷载下的基底压力 竖向集中荷载下地基中附加应力的分布规律： 如果有几个集中荷载作用（应力叠加原理） 四、矩形和圆形荷载下地基附加应力计算 ——积分法 对于均布矩形荷载附加应力计算点 不位于角点下的情况： （角点法计算，本章重点，必须掌握） 六、垂直均布圆形荷载： 九、圆形基础受垂直三角形荷载： 十一、影响土中附加应力分布的因素 压缩指标的非线性变化 非单一地层的普遍存在 上部结构的多样化 地基、基础、环境设计参数的变化 地基土强度的长期蠕变性 土体中的应力集中与应力扩散： 作业： P.119 4-10 4-11 x o M R Z y 2r0 dxdy P0 十、均布条形荷载和均布方形荷载下的附加应力?z的比较 五、基底附加压力 　　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。 　　如果基础砌置在天然地面上，那末全部基底压力就是新增加于地基表面的基底附加压力。实际上，一般浅基础总是埋置在天然地面下一定深度处，该处原有的自重应力由于开挖基坑而卸除。因此，建筑物建造后的基底压力中应扣除基底标高处原有的土中自重应力后，才是基底平面处新增加于地基的基底附加压力，基底平均附加压力设计值p0值(kPa)按下式计算： 式中p — 基底平均压力设计值(kPa)； ?c— 土中自重应力标准值，基底处?c＝?mh (kPa)； ?m —基础底面标高以上天然土层的加权平均重度，地下水位下土层的重度取有效重度； h—基础埋深，必须从天然地面算起，对于新填土场地则应从老天然地面起算(m)。 注意： 当基坑的平面尺寸和深度较大时，坑底的回弹是明显的，且基坑中点的回弹大于边缘点。为考虑这一点，改取： 六、地基土的基本假定 1．连续介质 　弹性理论中的应力概念与连续介质的概念是紧密相连。土是由三相物质组成的松散颗粒集合体，不是连续介质。因此在研究土体内部微观受力情况时(例如颗粒之间的接触力和颗粒的相对位移)，必须把土当成散粒状的三相体来看待；但当我们研究宏观土体的受力问题时(例如建筑物地基的沉降问题)，土体的尺寸远远大于土颗粒的尺寸，此时就可以把土颗粒和孔隙合在一起研究，把土体当作连续体来对待，从平均应力的概念出发，用一般材料力学的方法来定义土中的应力。 2．线弹性体 　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完全恢复。土则不是纯弹性材料而是弹塑性材料，它的应力、应变关系是非线性的和弹塑性的。即使在很低的应力情况下，土的应力应变关系也表现出曲线特性，而且在应力卸除后，应变也不能完全恢复。 　但考虑到一般建筑物荷载在地基中引起的应力增量Δ?不是很大，尚未出现塑性破坏区域或塑性破坏区域很小，这种情况下，将土的应力应变关系简化为线弹性，以便直接采用弹性理论求解土中的应力分布，对一般工程来说不仅方便，而且能满足精度要求。 3 ．均质、各向同性 　理想弹性体应是均质的各向同性体。所谓均质，是指受力体各点的性质相同；各向同性则是指在同一点处的各个方向上性质相同。天然地基往往是由成层土所组成，而且常常是各向异性的，因此视土体为均质各向同性体将带来误差。但当土层性质变化不大时，这样假定对竖直应力分布引起的误差，通常也在容许范围之内。 §4.4 地基中附加应力的计算 一、地基中的应力状态 假设地基为半无限空间弹性体，即把地基看作是一个具有水平界面、深度和广度都无限大的空间弹性体。地基中常见的应力状态有如下三种类型。 1．三维应力状态(空间应力状态) 　局部荷载作用下，地基中的应力状态均属三维应力状态。三维应力状态是建筑物地基中最普遍的一种应力状态。每一点的应力都是三个坐标x、y、z的函数，每一点的应力状态都可用9个应力分量(独立的有6个)来表示。写成矩阵形式则为: 2．二维应变状态(平面应变状态) 　　土中二维问题往往是平面应变问题而不是平面应力问题。当建筑物基础一个方向的尺寸远比另一个方向的尺寸大得多，且每个横截面上的应力大小和分布形式均一样时，在地基中引起的应力状态，即可简化为二维应变状态。沿着长度方向切出的任—·xoz截面都可以认为是对称面，应力分量只是x、z两个坐标的函数，并且沿y方向的应变?y＝o