工程地质与地基基础03土中应力计算精选.ppt

3、土中应力计算 3.1 土的自重应力 3.2 基础底面压力 3.3 土中附加应力 3.1.2 成层土中自重应力 ? (2)成层土的自重应力 若地基是由多层土所组成，设各层的厚度为h1、h2、…hi、…hn，则地基中第n层底面处的竖向土自重应力： （3）存在地下水时的自重应力 （4）存在不透水层时土的自重应力 (5) 分布规律 自重应力分布线的斜率是容重； 自重应力在等容重地基中随深度呈直线分布； 自重应力在成层地基中呈折线分布； 在土层分界面处和地下水位处发生转折。 3.2 基础底面压力 3.2.1 基本概念 （1）基底接触压力的产生 建筑物荷重 ? 基础 ? 地基?在地基与基础的接触面上产生的压力（地基作用于基础底面的反力） （2）接触压力的大小影响因素 地基土和基础的刚度 荷载 基础埋深 地基土性质 3.2.2 基底压力分布形式 （1）柔性基础，基底压力大小、分布状况与上部荷载的大小、分布状况相同。 3.2.3 基底压力的简化计算 1. 中心荷载下的基底压力 2．偏心荷载下的基底压力 3.2.4 基底附加压力 3.3 土中附加应力 基本概念 1、定义 附加应力是由于外荷载作用，在地基中产生的应力增量。 2、基本假定 地基土是各向同性的、均质的半无限空间线性弹性体。 3.3.1 竖向集中力作用时的地基附加应力布辛奈斯克解答 3.3.2 分布荷载下地基附加应力计算——积分法 常见的分布荷载： 1、均布的矩形荷载 b) 任意点下的附近应力（角点法）计算： (1)o点在荷载面边缘 σz＝（αcⅠ＋αcⅡ）p0 (2)o点在荷载面内 σz＝(αcⅠ＋αcⅡ＋αcⅢ＋αcⅣ)p0 o点位于荷载面中心，因αcⅠ=αcⅡ=αcⅢ=αcⅣ σz=4αp0 (3)o点在荷载面边缘外侧 σz＝(αcⅠ－αcⅡ＋αcⅢ－αcⅣ)p0 (4)o点在荷载面角点外侧 σz＝(αcⅠ－αcⅡ－αcⅢ＋αcⅣ)p0 2. 三角形分布的矩形荷载 3. 均布的圆形荷载 4、（条形荷载） a)、平面问题概念： b)、均布条形荷载作用下土中应力计算 3、均布条形荷载下地基中附加应力的分布规律： (1) 地基附加应力的扩散分布性； (2) 在离基底不同深度处各个水平面上，以基底中心点下轴 线处最大，随着距离中轴线愈远愈小； (3) 在荷载分布范围内之下沿垂线方向的任意点，随深度愈 向下附加应力愈小。 * * 概述 地基的强度问题 地基的变形问题 地基中的应力状态 应力应变关系 应力状态及应力应变关系 自重应力 附加应力 基底压力计算 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。 (一)地基的受力状态 (本章要解决的问题) 3.1 土的自重应力 3.1.1 地基自重应力 (1) 均质土的自重应力 均质地基 成层地基 ？ 容重：地下水位以上用天然容重γ 地下水位以下用浮容重γ’ 岩层 基底压力：基础底面传递给地基表面的压力，也称基底接触压力。 基底压力 附加应力 地基沉降变形 基底反力 基础结构的外荷载 上部结构的自重及各种荷载都是通过基础传到地基中的。 影响因素 计算方法 分布规律 上部结构 基础 地基 建筑物设计 暂不考虑上部结构的影响，使问题得以简化； 用荷载代替上部结构。 (一) 基底压力的产生 (二) 影响因素 基底压力 基础条件 刚度 形状 大小 埋深 大小 方向 分布 土类 密度 土层结构等 荷载条件 地基条件 (柔性基础基底压力分布) 例如：油罐 土坝 荷载 反力 变形地面 荷载 反力 变形地面 (刚性基础基底压力分布) 例如：箱形基础 混凝土坝 （2）刚性基础则不同 马鞍形、抛物线形、钟形 三角形形心点 三角形形心点 eL/6, 应力重新分布 x y P y z x r R M q dsx dsy dsz dtxy dtxz dtyx dtzx dtyz dtzy 集中力作用下下的地基竖向应力系数 ——均布矩形荷载角点下的竖向附加应力系数，简称角点 应力系数，可查表得到。 a.角点下的附加应力 查表3.4 (1) o点在荷载面边缘 (2) o点在荷载面内 (3) o点在荷载