土体中自重应力基底压力幻灯片.ppt

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1、1第1页，共27页，编辑于2022年，星期五3 土体中的应力计算3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 地基中自重应力的计算地基中自重应力的计算3.4 3.4 地基中附加应力的计算地基中附加应力的计算3.3 3.3 基底压力计算基底压力计算3.5 3.5 有效应力原理有效应力原理2第2页，共27页，编辑于2022年，星期五3 土体中的应力计算强度问题强度问题变形问题变形问题地基中的应力状态地基中的应力状态应力应变关系应力应变关系土力学中应力符号的规定土力学中应力符号的规定应力状态应力状态自重应力自重应力附加应力附加应力基底压力计算基底压力计算有效应力原理有效应力原理建筑物修建以后，建筑物重量等

2、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。3.1 3.1 概述概述3第3页，共27页，编辑于2022年，星期五均匀一致各向同性体均匀一致各向同性体（土层性质变化不大时）（土层性质变化不大时）线弹性体线弹性体（应力较小时）（应力较小时）连续介质连续介质（宏观平均）（宏观平均）与与(x,y,z)无关无关与方向无关与方向无关 理论弹性力学解弹性力学解求解求解“弹性弹性”土体中的应力土体中的应力3 土体中的应力计算碎散体碎散体非线性非线性弹塑性弹塑性成层土成层土各向异性各向异性l土的应力土的应力-应变关系的假定应

3、变关系的假定 3.1 3.1 概述概述4第4页，共27页，编辑于2022年，星期五yzxol土中一点的应力状态土中一点的应力状态3 土体中的应力计算=地基：地基：半无限空间半无限空间3.1 3.1 概述概述5第5页，共27页，编辑于2022年，星期五3 土体中的应力计算3.1 3.1 概述概述材料力学材料力学+-+-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拉为负逆时针为正顺时针为负l土力学中应力符号的规定土力学中应力符号的规定6第6页，共27页，编辑于2022年，星期五3.23.2 地基中自重应力的计算地基中自重应力的计算假定：假定：

4、天然地面是水平的天然地面是水平的；地基土是均匀、连续、各向异性的半无限空间弹性体（土体不可能发生侧地基土是均匀、连续、各向异性的半无限空间弹性体（土体不可能发生侧向变形，只能发生竖直向变形）；向变形，只能发生竖直向变形）；任何竖直面都是对称面（在任何竖直面和水平面上都不可能有剪任何竖直面都是对称面（在任何竖直面和水平面上都不可能有剪应力的存在）；应力的存在）；3 土体中的应力计算定义：定义：在修建建筑物以前，地基中由土体本身的有效重量而产生的应力。在修建建筑物以前，地基中由土体本身的有效重量而产生的应力。目的：目的：确定土体的初始应力状态确定土体的初始应力状态第7页，共27页，编辑于2022年

5、，星期五1.1.计算公式计算公式均质地基均质地基竖直向：竖直向：3.23.2 地基中自重应力的计算地基中自重应力的计算3 土体中的应力计算水平向：水平向：-泊松比泊松比横向应变与纵向应横向应变与纵向应变之比值称为泊松变之比值称为泊松比比 第8页，共27页，编辑于2022年，星期五成层地基成层地基1.1.计算公式计算公式3.23.2 地基中自重应力的计算地基中自重应力的计算3 土体中的应力计算：水平向水平向：重度重度：地下水位以上土层用天然地下水位以上土层用天然重度重度；地下水位以下用浮地下水位以下用浮重度重度2 23 31 1竖竖直直向向9第9页，共27页，编辑于2022年，星期五2.2.分布

6、规律分布规律自重应力分布线的斜率是重度；自重应力分布线的斜率是重度；自重应力在等重度地基中随深度呈直线分布；自重应力在等重度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；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。在土层分界面处和地下水位处发生转折。均质地基成层地基3.23.2 地基中自重应力的计算地基中自重应力的计算3 土体中的应力计算第10页，共27页，编辑于2022年，星期五3.33.3基底压力计算基底压力计算基底压力基底压力：基础底面传递给地基础底面传递给地基表面的压力，也称基表面的压力，也称基底接触基底接触压力压力。3 土体中的应力计算基底压力附加应

7、力附加应力地基沉降变形地基沉降变形地基反力上部结构的自重及各种上部结构的自重及各种荷载都是通过基础传到荷载都是通过基础传到地基中的。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建筑物设计11第11页，共27页，编辑于2022年，星期五一一.影响因素影响因素基底压力基底压力基础条件刚度刚度形状形状大小大小埋深埋深大小大小方向方向分布分布土类土类密度密度土层结构等土层结构等3.3 3.3 基底压力计算基底压力计算3 土体中的应力计算荷载条件地基条件12第12页，共27页，编辑于2022年，星期五弹塑性地基，有限刚度基础弹塑性地基，有限刚度基础3.3 3.3 基底压力计算基底压力计算

8、3 土体中的应力计算二.基底压力分布 荷载较小荷载较小 荷载较大荷载较大砂性土地基粘性土地基 接近弹性解接近弹性解 马鞍型马鞍型 抛物线型抛物线型 倒钟型倒钟型13第13页，共27页，编辑于2022年，星期五基础尺寸较小荷载不是很大，基础尺寸较小荷载不是很大，采用简化采用简化计算方法计算方法（假定基底压力按直线分布的假定基底压力按直线分布的材料力学方法材料力学方法）3.33.3基底压力计算基底压力计算3 土体中的应力计算三三.实用简化计算实用简化计算基底压力的分布形式十分复杂，上部结构-基础-地基共同作用的原理还不成熟14第14页，共27页，编辑于2022年，星期五GFKdFK 作用在基础顶面

9、的荷载，作用在基础顶面的荷载，kNkNG k基础及台阶上填土总重，基础及台阶上填土总重，kNkNA 基底面积基底面积，m m2 2G 基础及台阶上填土基础及台阶上填土平均重平均重 度，度，一般取一般取 20 20 kN/mkN/m3 3基础平均埋深，基础平均埋深，m m1 1、中心荷载时、中心荷载时3.3 3.3 基底压力计算基底压力计算3 土体中的应力计算三.实用简化计算bLP15第15页，共27页，编辑于2022年，星期五bLPbP荷载条件荷载条件竖直中心竖直中心基基础础形形状状矩矩形形条条形形3.3 3.3 基底压力计算基底压力计算3 土体中的应力计算三.实用简化计算基础形状与荷载条件的

10、组合基础形状与荷载条件的组合取单位长度面积取单位长度面积b bL Lx xy yP16第16页，共27页，编辑于2022年，星期五3 土体中的应力计算3.3 3.3 基底压力计算基底压力计算三.实用简化计算矩形面积偏心荷载矩形面积偏心荷载e ex xx xy yb bL LPBLPo ox xy y17第17页，共27页，编辑于2022年，星期五3 土体中的应力计算eb/6:出现拉应力区出现拉应力区3.33.3基底压力计算基底压力计算三.实用简化计算x xy yb bL Le ee ex xy yb bL Le ex xy yb bL La a3a3aPPP土不能承受土不能承受拉应力拉应力基底

11、基底压力压力合力合力与总与总荷载荷载相等相等压力调整压力调整a=b/2-ea=b/2-e矩形面积单向偏心荷载矩形面积单向偏心荷载18第18页，共27页，编辑于2022年，星期五b be eP3 土体中的应力计算3.33.3基底压力计算基底压力计算三.实用简化计算条形基础竖直偏心荷载条形基础竖直偏心荷载19第19页，共27页，编辑于2022年，星期五GFKdFK 作用在基础顶面的荷载，作用在基础顶面的荷载，kNkNG k基础及台阶上填土总重，基础及台阶上填土总重，kNkNA 基底面积基底面积，m m2 2G 基础及台阶上填土基础及台阶上填土平均重平均重 度，度，一般取一般取 20 20 kN/m

12、kN/m3 3基础平均埋深，基础平均埋深，m m1 1、中心荷载时、中心荷载时3.3 3.3 基底压力计算基底压力计算回顾上节内容回顾上节内容bLP20第20页，共27页，编辑于2022年，星期五2 2、偏心荷载时偏心荷载时eb/6:出现拉应力区出现拉应力区x xy yb bL Le ee ex xy yb bL Le ex xy yb bL La a3a3aPPP土不能承受土不能承受拉应力拉应力压力调整压力调整a=b/2-ea=b/2-e矩形面积单向偏心荷载矩形面积单向偏心荷载基底基底压力压力合力合力与总与总荷载荷载相等相等21第21页，共27页，编辑于2022年，星期五b be eP条形基

13、础竖直偏心荷载条形基础竖直偏心荷载22第22页，共27页，编辑于2022年，星期五作业作业：某基础某基础l=2ml=2m，b=1.6mb=1.6m其上作用荷载如图所示，其上作用荷载如图所示，M M/=82kN.m,p=350kN,Q=60 kN=82kN.m,p=350kN,Q=60 kN，试计算基底压力，试计算基底压力（绘出分布图）、基底附加压力。（绘出分布图）、基底附加压力。23第23页，共27页，编辑于2022年，星期五24第24页，共27页，编辑于2022年，星期五25第25页，共27页，编辑于2022年，星期五26第26页，共27页，编辑于2022年，星期五3 土体中的应力计算自重应力的计算基底压力计算小结小结u水平地基中的自重应力水平地基中的自重应力u影响因素影响因素u基底压力分布基底压力分布u实用简化计算实用简化计算27第27页，共27页，编辑于2022年，星期五