土体应力计算

null第二章 土体应力计算应力计算的目的：变形、稳定 地基与基础的区别 地基：支撑建筑物荷载的土层。 基础：指建筑底部与地基接触的承重构件。 持力层与下卧层（与地基直接接触的叫持力层，持力层下面的叫下卧层） 2-1 概述第二章 土体应力计算null有效应力：由土骨架传递或承担的应力 孔隙应力：由土中孔隙水承担的应力 分为静孔隙应力与超孔隙应力 总应力：有效应力与孔隙应力之和。 总应力不变，有效应力与孔隙应力可互相转化。 自重应力：由土体自身重量所产生的应力 附加应力：由外荷载引起的土中应力null第二章 土体应力计算2-2 地基中的自重应力地下水位以下，用有效重量；不同土层的重量可以叠加这表明 沿水平面均匀分布，沿深度直线分布。null第二章 土体应力计算2-2 地基中的自重应力K0——静止侧压力系数。 与土层的应力历史及土的类型有关； 对一般地基K0 ＝0.5左右无侧向变形条件下，侧向应力：null注意： 1、重度：地下水位以上用天然容重γ 地下水位以下用浮容重γ’ 2、静孔隙水应力为 3、总应力为有效自重应力加孔隙水应力null第二章 土体应力计算2-3 基底压力与基底附加应力基底压力：指上部结构荷载和基础自重通过基础传递，在基础底面处施加于地基上的单位面积压力。 基底反力：地基反向施加于基础底面上的压力称为基底反力。 基底附加应力：是指基底压力扣除因基础埋深所开挖的自重应力之后在基底处施加于地基上的单位面积压力。基底净压力 柔性基础 柔性基础基础底面压力的分布和大小完全与其上部的荷载分布与大小相同。一、柔性和刚性基础基底压力分布特征null— 荷载较小 — 荷载较大，抛物线形砂性土地基—接近弹性解 —马鞍型（荷载小） —抛物线型（荷载较大） —钟型（破坏荷载）刚性基础刚性基础下面的基底压力分布随上部荷载的大小、 基础的埋深和土的性质而异。粘性土地基二、刚性基础下基底压力分布二、刚性基础下基底压力分布中心荷载下的基底压力 偏心荷载下的基底压力 倾斜偏心荷载下的基底压力 基底附加应力— 基底净压力当基础尺寸不太大，荷载也较小时，可假定基底压力为直线分布。（一）中心荷载下的基底压力（一）中心荷载下的基底压力矩形基础 条形基础（二）偏心荷载下的基底压力（二）偏心荷载下的基底压力对于单向偏心荷载作用下的矩形面积基底的刚性基础如图（a）、（b）所示。 两端边缘最大压力pmax与最小压力pmin可按下式计算：矩形基底面的抗弯截面系数null如果平行于力矩作用方向的边长是b则注意：如果平行于力矩作用方向的边长是 则null基底压力呈梯形分布基底压力呈三角形分布基底出现拉应力，基底压力重分布双向偏心荷载作用的矩形基底的基础双向偏心荷载作用的矩形基底的基础按材料力学双向偏心受压公式null第二章 土体应力计算（三）倾斜偏心荷载作用下的基底压力 当基础底面受到倾斜的偏心荷载作用时，先将倾斜偏心的合力R分解为竖向分量Fv和水平分量Fh，其中Fv=Rcosβ， Fh ＝Rsinβ， β为倾斜荷载与竖向线之间的倾角。对于竖向分量Fv作用下的基底反力计算，矩形基底用式（2－11），条形基底用式（2－13）矩形基底 条形基底null三、基底附加应力——基底净压力实际中，基础总是埋置在天然地面以下一定的深度，势必要进行基坑开挖，这样一来就意味着加了一个负荷载。因此，应在基底压力中扣除基底标高处原有土的自重应力，才是基础底面下真正施加于地基的压力，称为基底附加应力或基底净压力。基底净压力按下式计算： 对于基底压力p为均布情况 对于基底压力为梯形分布情况，将其分解为均布荷载和三角荷载之和。d：基础埋深。从天然地面算起，对新填土应从老地面算起。 d：基础埋深。从天然地面算起，对新填土应从老地面算起。 注意：1、只有基底附加应力才能引起地基的附加应力和变形。 2、自重应力形成年代较久，压缩已达稳定，不产生变形。但新近堆积的土体考虑变形。 ：基础地面标高以上土层的平均加权重度。 【例题】 【例题】 地基土层分布如下图示，土层1厚度为3.0m，土体重度 kN/m3，饱和重度 kN/m3，土层2厚度为4.0m，土体重度 ，饱和重度 ，地下水位离地面2.0m。计算土中自重总应力和有效应力沿深度分别情况。解答解答【解】 先计算图中A、B、C 和D四点处的总应力和有效应力，然后画出分布图。 A点：z = 0.0m， kPa, u = 0 kPa, = 0 kPa B点：z = 2.0m， kPa, u = 0 , =37.0 kPa C点：z = 3.0m， kPa, u = 10.0  1 = 10 kPa, 55.8 10 = 45.8 kPa D点：z = 7.0m， kPa, u = 10.0  5 = 50 kPa, 130.2 50 = 80.2 kPa 地基中自重总应力、自重(有效)应力和静止孔隙水压力沿深度分布如上图所示。 地下水位的影响地下水位的影响此外，地下水位的升降会引起土中自重应力的变化, 并导致地基变形： （1）水位下降（抽地下水），将使自重应力增大，从而引起大面积地面下沉。 （2）水位上升（下雨，筑坝蓄水），将使自重应力减少。对湿陷性土应注意由此引起的地面下沉。