土中应力计算ppt课件.pptx

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1、第四章土中应力计算☆4.1概述☆4.2土中自重应力计算☆4.3基底压力分布与计算☆4.4地基中的附加应力本章内容是地基基础设计和施工的基础知识，也是下章讨论地基变形的前提，因此应很好地掌握。学会自重应力的计算方法和分布规律。学会常用的典型规则的均布荷载下地基附加应力的计算方法，并掌握基础底面应力计算和分布特点。学习要求第四章土中应力计算4.1概述建筑物修建以后，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生的应力。土中应力土体在自重、构筑物荷载及其他因素作用下产生的应力。自重应力附加应力引

2、起土变形、强度破坏甚至发生滑动而失去稳定。一、应力～应变关系的假定1、关于连续介质问题2、关于线弹性体问题4.1概述由于宏观土体的受力问题（地基沉降），土体尺寸远大于土颗粒尺寸，可将土颗粒和孔隙混在一起，把土体视为连续体，从平均应力的概念出发，用一般材料力学的方法定义土中的应力。土是弹塑性材料，本构关系是粘弹塑性和非线性的。一般来说，建筑物荷载在地基中的应力增量不大，离土的破坏尚远，塑性破坏的区域小，将土的应力应变关系简化为直线用弹性理论求应力方便而且准确。4.1概述（3）关于均质等向问题：均质指受力体各点性质相同；等向指受力体同一点各个方向上性质相同。天然土成层且各向异性，均

3、质等向的假设会带来误差。若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可容许。二、地基土中的几种应力状态：计算地基应力时将地基土看作半无限空间弹性体来考虑即具有水平界面，深度和广度均无限大的空间弹性体。一、应力～应变关系的假定yzxo1.一般应力状态——三维问题二、地基中常见的应力状态4.1概述由地基土最普遍的应力状态，任一点的应力均为三个坐标xyz的函数。共有9个应力分量，独立的6个。二、地基中常见的应力状态2.二维应变状态（平面应变状态）4.1概述由土体不能切成薄片故不能为平面应力问题。建筑物基础一个方向尺寸远大于两外两个方向，且每个横截面上的应力大小和分布一样时在

4、地基中引起的应力状态可简化为平面应变状态。二、地基中常见的应力状态3.侧限应力状态4.1概述侧向应变为0的状态。地基在自重作用下的应力状态。对于半无限弹性体，同深度处的土单元受力相同，仅能发生竖向变形，不能发生侧向变形；任何竖直面均为对称面，故任何竖直面和水平面均不会有剪应力存在。三、土力学中应力符号的规定4.1概述土是散粒体，不能承受拉应力；求土中应力时应力符号的规定法则与弹性力学相同，但正负与弹性力学相反；正面指某截面的外法线方向沿着坐标轴的正方向；正面上的应力分量沿坐标轴正方向为负，沿坐标轴的负方向为正。莫尔圆中，法向应力以压为正，剪应力以逆时针方向为正与材料力学相反（以

5、顺时针方向为正）。一、竖向自重应力天然地面11zzσczσcz=z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4.2土中自重应力计算一、竖向自重应力4.2土中自重应力计算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重度或饱和重度计算；当位于地下水位以下的土为砂土时，土中水为自由水，计算时用浮重度。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重度。水下粘土，当IL≥1时，用浮重度。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重度。二、成层土的自重应力计算说明：地

6、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非均质土中自重应力沿深度呈折线分布天然地面h1h2h3321水位面1h11h1+2h21h1+2h2+3h34.2土中自重应力计算57.0kPa80.1kPa103.1kPa150.1kPa194.1kPa4.2土中自重应力计算三、水平向自重应力天然地面z静止侧压力系数4.2土中自重应力计算4.3基底压力分布与计算基底压力：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F影响基底压力的因素:基础的形状、大小、刚度，埋置深度，基础上作用荷载的性质（中心、偏心、倾斜等）

7、及大小、地基土性质4.3基底压力分布与计算一、中心荷载作用下的基底压力若是条形基础，F,G取单位长度基底面积计算G=GAd取室内外平均埋深计算4.3基底压力分布与计算二、偏心荷载作用下的基底压力F+Geelbpmaxpmin作用于基础底面形心上的力矩M=(F+G)∙e基础底面的抵抗矩；矩形截面W=bl2/64.3基底压力分布与计算讨论：当e0，基底压力呈梯形分布当e=l/6时，pmax>0，pmin=0，基底压力呈三角形分布当e>l/6时，pmax>0，pm