最新土中应力及地基变形计算教学讲义ppt.ppt

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1、土中应力及地基变形计算图1均质土中竖向自重应力（a）任意水平面上的分布；（b）沿深度的分布8.1.2成层土或有地下水时的自重应力地基土往往是成层的，不同土层具有不同的重度，因此，自重应力须分层计算，即式中——天然地面下任意深度处的自重应力，kPa；n——深度z范围内的土层总数；hi——第i层土的厚度，m；I——第i层土的天然重度，对地下水位以下的土层取浮重度i，kN/m3。图8-4地下水升降对土中自重应力的影响0-1-2线为原来自重应力的分布；0-1-2线为地下水位变动后自重应力的分布第2节基底压力8.2.1基本概念

2、建筑物的荷载是通过基础传给地基的。由基础底面传至地基单位面积上的压力，称为基底压力（或称为接触压力），地基对基础的作用力称为地基反力。在计算地基附加应力以及设计基础结构时，必须首先确定基底压力的大小和分布情况。试验和理论都已证明，基底压力分布是比较复杂的问题，它不仅与基础的形状、尺寸、刚度和埋深等因素有关，而且也与土的性质、种类、荷载的大小和分布等因素有关。柔性基础刚度很小，在荷载作用下，基础的变形与地基土表面的变形协调一致，当基底面上的荷载为均匀分布时，基底压力也是均匀分布，如图5所示。刚性基础的刚度很大，在荷载作用下，基础

3、本身几乎不变形，基底始终保持为平面，这类基础基底压力分布与作用在基底面上的荷载大小、土的性质及基础埋深等因素有关。试验表明，中心受压的刚性基础随荷载的增大，基底压力分别为马鞍形、抛物线形、钟形等三种分布形态，如图6所示。实际工程中作用在基础上的荷载，由于受地基承载力的限制，一般不会很大，且基础都有一定的埋深，其基底压力分布接近马鞍形，并趋向于直线分布，因此，常假定基底压力为直线变化，按材料力学公式计算基底压力。图8-5柔性基础基底压力分布图8-6刚性基础基底压力分布二、基底压力的简化计算1、中心荷载下的基底压力受竖向中心荷载作

4、用的基础，其荷载的合力通过基底形心，基底压力为均匀分布。式中p——基底压力，kPa；Ｆ——上部结构传至基础顶面的竖向力，kN；Ａ——基础底面积，m2；G——基础自重及其上回填土重，kN，其中基础及回填土的平均重度，一般取20kN/m3，地下水位以下应取有效重度，d必须从设计地面或室内、外平均地面算起。对于条形基础可沿长度方向取一单位长度进行基底压力计算。2、偏心荷载下的基底压力基础承受单向偏心竖向荷载作用，如图7所示的矩形基础，为了抵抗荷载的偏心作用，通常取基础长边l与偏心方向一致。假定基底压力为直线分布，基底两端最大压力pm

5、ax与最小压力pmin，对于工程中常见的，偏心距e≤l/6时，其值可按下式计算，即式（4）式中e=M/（F+G），M为作用于基础底面的力矩，kN·m。由式可见，当e＜l/6时，pmin＞0，基底压力为梯形分布，如图7(a)所示；当e=l/6时，pmin=0，基底压力为三角形分布，如图8-7(b)所示。图7单向偏心荷载下矩形基础基底压力分布当e＞l/6时，pmin＜0，基底出现拉应力，而基础与地基之间是不能承受拉力，此时基础与地基之间发生局部脱开，使其基底压力重新分布，pmax将增加很多，所以在工程设计中一般不允许e＞l/6，以

6、便充分发挥地基承载力。对于条形基础，仍沿长边方向取1m进行计算，偏心方向与基础宽度一致，基底压力分别为：另外，水工建筑物的基础往往承受有水平荷载PH，其引起的水平基底压力ph，常假定为沿基础底面均匀分布，即另外，水工建筑物的基础往往承受有水平荷载PH，其引起的水平基底压力ph，常假定为沿基础底面均匀分布，即8.2.3基底附加压力建筑物基础一般都有埋深，建筑物修建时进行的基坑开挖，减小了地基原有的自重应力，相当于加了一个负荷载。因此，在计算地基附加应力时，应该在基底压力中扣除基底处原有的自重应力，剩余的部分称为基底附加压力。显然

7、，在基底压力相同时，基础埋深越大，其附加压力越小，越有利于减小地基的沉降。根据该原理可以进行地基基础的补偿性设计。对于基底压力为均布的情况，其基底附加压力为：对于偏心荷载作用下梯形分布的基底压力，其基底附加压力为：式中0——基础底面以上土的加权平均重度，kN/m3；d_______基础埋深，m，从天然地面算起，对于新填土地区则从老地面算起。第3节地基中的附加应力教学目的与要求：理解附加应力的概念，掌握矩形基础、条形基础地基中的附加应力计算（查表法）地基中的附加应力是指受外荷载作用下附加产生的应力增量。目前附加应力的计算，通常

8、是假定地基土体为均匀、连续、各向同性的半无限空间弹性体，按照弹性理论计算，其结果可满足工程精度要求8.1.1竖向集中力作用下地基中的附加应力在半无限空间土体上作用有一竖向集中力P，如图（8）所示，该力在土体内任一点M（x、y、z）引起的竖向附加应力（kPa）可用下式计算，即式