重庆科创学院《土层自重应力的计算》

1、2.1 土层自重应力的计算概述 地基在地基在自身重力自身重力和和外荷载外荷载作用下，均可产生应力。作用下，均可产生应力。地基中应力状态的变化将引起地基的变形，使基础产地基中应力状态的变化将引起地基的变形，使基础产生沉降或倾斜。当建筑物作用的荷载过大时，则会导生沉降或倾斜。当建筑物作用的荷载过大时，则会导致建筑物产生过大的不能容许的沉降，甚至可以使地致建筑物产生过大的不能容许的沉降，甚至可以使地基失去稳定而发生整体破坏，从而影响建筑物的正常基失去稳定而发生整体破坏，从而影响建筑物的正常使用。所以研究对工程具有实际意义的地基变形与稳使用。所以研究对工程具有实际意义的地基变形与稳定问题之前，先研究地

2、基中的定问题之前，先研究地基中的应力计算与分布规律应力计算与分布规律是是十分必要的。十分必要的。概述 地基中的应力按其产生地基中的应力按其产生原因原因的不同，可以分为的不同，可以分为自重应力自重应力和和附加应力附加应力。由土体。由土体自身重力自身重力在地基中所在地基中所产生的应力称为自重应力。由于自重应力产生的年产生的应力称为自重应力。由于自重应力产生的年代较为久远，土在自重作用下产生的压缩变形早已代较为久远，土在自重作用下产生的压缩变形早已结束，所以建造建筑物后地基不会因自重应力而产结束，所以建造建筑物后地基不会因自重应力而产生变形。生变形。一一土层自重应力计算土层自重应力计算二二基底压力的

3、计算基底压力的计算三三地基中附加应力计算地基中附加应力计算回顾与思考地基有足够的强度；地基有足够的强度；地基不发生过大变形；地基不发生过大变形；基础有足够的强度与刚度。基础有足够的强度与刚度。由基础的形式、尺寸、材料调节由基础的形式、尺寸、材料调节设计前提：设计前提：地基基础地基基础 设计要求：设计要求：物理性质指标（前述）物理性质指标（前述）基础沉降、尺寸计算基础沉降、尺寸计算：建筑荷载在地基中产生应力，：建筑荷载在地基中产生应力， 应力产生应变，研究应力计算和分布规律应力产生应变，研究应力计算和分布规律 ， 作为地基变形与强度计算依据。作为地基变形与强度计算依据。掌握地基中掌握地基中自重应

4、力自重应力计算与计算与附附 加应力加应力计算方法，清楚计算方法，清楚计算假定计算假定，需要运，需要运 用用材料力学材料力学基本知识。基本知识。地基为连续（均质）各向同性，地基为连续（均质）各向同性， 半无限弹性体，表面水平。半无限弹性体，表面水平。x z xz zx x z xz zx 摩尔圆应力分析摩尔圆应力分析材料力学材料力学+-+-土力学土力学正应力正应力剪应力剪应力拉为正拉为正压为负压为负顺时针为正顺时针为正逆时针为负逆时针为负压为正压为正拉为负拉为负逆时针为正逆时针为正顺时针为负顺时针为负概述：概述：自重应力指土自身有效重量产生的应力，它使土密实并具有一定强度与刚度。地基设计计算前应

5、知其原始的应力状态。2.1 土层自重应力的计算zczcycxzczzcz=zcz=zcz天然地面天然地面A单层均质土层：地基中任意深度地基中任意深度Z处的竖向自重应力等于单位面处的竖向自重应力等于单位面积上的土柱自重。积上的土柱自重。土中自重应力沿水平面均匀分布，与深度土中自重应力沿水平面均匀分布，与深度Z成成正比例，随深度按直线分布。正比例，随深度按直线分布。2.1 土层自重应力的计算czcycxK0K0静止土压力系数， 用于挡土墙土压力计算。M(x,y,z)yxzrczcxcy地面地面02.1 土层自重应力的计算ninncizizzz12211.天然地基往往由若干层土组成，地基中任意深天然

6、地基往往由若干层土组成，地基中任意深度度Z处的竖向自重应力等于处的竖向自重应力等于各层土竖向自重应力各层土竖向自重应力之和之和。2.1 土层自重应力的计算zcz=hcz天然地面天然地面A1h12h23h34h4cz=h1h11h1+2h21h1+2z2 + 3h31h1+2h2 + 3h3 + 4h42.1 土层自重应力的计算v地下水位以下土计算时用有效重度；v不透水层面及以下无浮力作用情况下应考虑 静水压力作用；v地下水位下降时有效重度增加，会造成 地面下降；v地下水位上升时有效重度减小，影响土性， 承载力降低。2.1 土层自重应力的计算2.1 土层自重应力的计算czZ原地下水位原地下水位下降后地下水位下降后地下水位地下水位下降，地基中有效自重应力增加。地下水位下降，地基中有效自重应力增加。引起地面大面积沉降。引起地面大面积沉降。2.1 土层自重应力的计算czZ原地下水位原地下水位上升后地下水位上升后地下水位地下水位上升，地基中有效自重应力降低。地下水位上升，地基中有效自重应力降低。引起地基承载力减少引起地基承载力减少2.1 土层自重应力的计算【例2-1】如图，成层土地基，地面以下有地下水及不透水层。地下水位以下用有效重度计算；地下水位以下用有效重度计算；不透水层面以上考虑浮力，不透水层面以上考虑浮力，过不透水层面后则考