《土体中的应力》PPT课件.ppt

1、第三章 土体中的应力,主要内容,3.2基础应力的分布与计算,3.1土的自重应力计算,3.3地基附加应力计算,3.4影响土中应力分布的因素,研究目的：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 ，作为地基变形与强度计算依据。,学习要点：掌握地基中自重应力计算与附加应力计算方法，清楚计算假定，需要运用材料力学基本知识。,计算假定：地基为连续（均质）各向同性，半无限弹性体，表面水平。,第一节 土的自重应力计算,一、基本公式,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,竖向自重应力,土体中任意深度处的竖向自重应力等于单位面积上土柱的有效重量,二、成层土的自重应力计算

2、,1 h1,1 h1 + 2h2,1 h1 + 2h2 + 3h3,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,水平向自重应力,静止侧压力系数,二、地下水及不透水层的影响,(一)地下水的影响,地下水位下为透水土,(二)不透水土层的影响,复杂情况下土中自重应力的计算,地下水位以下用有效重度计算；,不透水层面以上考虑浮力，,过不透水层面后则考虑水压力影响，透水与不透水层面分界处自重应力有突变。,例题,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cz沿深度的分布图,自重应力的计算,第二节 基底压力的分布与计算,一、基底

3、压力的分布,基底压力：建筑物上部结构荷载和基础自重通过基础传递给地基，作用于基础底面传至地基的单位面积压力，用于地基应力、变形及基础结构计算。,柔性基础：基础允许一定的变形，除承受压力外还能承担一定量弯矩。,刚性基础：基础绝对不变形，只能承受压力而不能承担拉力。,基底压力分布形式与基础刚度荷载大小及分布，基础埋深，地基土性质有关。,基底压力分布图,基底压力的的分布与计算,计算假定：基础底面为平面，压力与沉降成正比；根据材料力学公式计算。,二基底压力的简化计算,（一）中心受压基础,P,面积基础,条形基础,（二）偏心受压基础（单向）,P,pmin,pmax,M,合力偏心矩,A=ba,基底边缘压力

4、最大最小值,条形基础 （l/b10）,（沿基础长边方向取单位长度 l=1m 为计算单位）,设计上一般pmin0，即基底压力要求呈梯形分布。,当e0，基底压力呈梯形分布,当e=b/6时，pmax0，pmin=0，基底压力呈三角形分布,当eb/6时，pmax0，pmin0，基底 出现拉应力，基底压力重分布,【例题】基础底面尺寸l=3m，b=2m，作用在基础底面轴心力P=594kN，弯矩M=150kNm，基础埋深h=1.2m，试计算基底压力,【解】,偏心矩：,基底压力：,三、基底附加压力计算,基底面处以下在原土自重应力作用下已沉降完毕，如不考虑地基回弹，基槽开挖后只有超出基底面处土自重应力以外的力，

5、才能引起地基变形，基底新增加的应力，称为基底附加压力（用于地基变形计算）。,加权平均重度,基础补偿性设计：高层建筑利用箱形基础或地下室，使设计埋深部分的结构自重小于挖去的土自重，即减小p0，从而减小地基变形。,h,h,【例3-3】例3-2中，基础埋深内土分为两层，重度分别为1=18，2=19，求基底附加压力。 解题要点：,第三节 地基附加应力计算,附加应力：建筑物荷载（p0)在地基中产生的应力。 计算假定：地基土为均质，各向同性，用弹性理论计算。,一、竖直集中荷载作用下的 地基附加应力,M(x,y,z),M(x,y,0),1885年法国学者布辛涅斯克解,K:附加应力系数,附加应力分布规律,1.

6、距离地面越深，附加应力的分布范围越广,3.同一竖向线上的附加应力随深度而变化 4.在集中力作用线上，当z0时，z，随着深度增加，z逐渐减小,2.在集中力作用线上的附加应力最大，向两侧逐渐减小,竖向集中力作用引起的附加应力向深部向四周无限传播，在传播过程中，应力强度不断降低（应力扩散）,附加应力分布规律,叠加原理,由几个外力共同作用时所引起的某一参数（内力、应力或位移），等于每个外力单独作用时所引起的该参数值的代数和,两个集中力作用下z的叠加,1.矩形面积受均布荷载作用下土中的附加应力,二、面积荷载作用下的土中附加应力,（一）均质地基中,dp布辛涅斯克解,矩形基础角点下的竖向附加应力系数,角点法

7、计算地基附加应力,III,II,IV,I,角点法计算地基附加应力,计算点在基底边缘,计算点在基底边缘外,I,III,角点法计算地基附加应力,计算点在基底角点外,垂直三角形分布荷载,dp布辛涅斯克解,矩形基础角点下的竖向附加应力系数，均为a/b,z/b的函数,3.条形基础地基中的附加应力计算,理想情况,条形基础,实际情况,pdy布辛涅斯克解,几种不同分布荷载计算,条形均布荷载情况,条形三角形荷载情况,总结：对于条形基础地基附加应力计算同样可以采用角点法，利用叠加原理，进行计算，计算中应注意不同分布情况的附加应力系数所对应的附加应力系数表格不同，查表计算时应该注意,【例题分析】,【例】某条形地基，如下图所示。基础上作用荷载P