第三章 地基中应力计算VIP免费

第三章地基中应力计算主要内容3.1概述3.2土的自重应力3.3基底接触应力分布及简化计算3.4地基中的附加应力—空间问题的解及其应用3.5地基中的附加应力—平面问题的解及其应用3.6非均质和各向异性地基中的附加应力在地基上建造建筑物，基础将上部荷载传给地基，使地基中的应力发生变化从而引起地基变形，使建筑物产生沉降和沉降差。若应力的变化不大引起的变形是建筑物允许的，则不会产生危害；若外载荷在土中引起的应力过大，可能产生结构所不允许的变形或造成地基失稳而破坏。因此研究土体中的应力是研究地基变形与地基失稳的基础。建筑地基基础设计时，必须将强度、变形控制在允许的范围内，为此，基础设计时首先要计算地基应力。3.1概述支承建筑物荷载的土层称为地基；与建筑物基础底面直接接触的土层称为持力层；将持力层下面的土层称为下卧层。下卧层持力层（受力层）地基基础FG主要受力层xyxyyzzxz法向应力：压为正，拉为负剪应力：XXZZYY剪应力作用面上外法线n与坐标轴方向一致，，剪应力方向与坐标轴一致：负剪应力方向与坐标轴相反：正剪应力方向与坐标轴一致：正剪应力方向与坐标轴相反：负剪应力作用面上外法线n与坐标轴方向相反，土力学中应力符号的规定土力学中应力符号的规定xxzzxxzxzzx材料力学+-+-土力学正应力剪应力拉为正压为负顺时针为正逆时针为负压为正拉为负逆时针为正顺时针为负z自重应力——由土体自身重量所产生的应力。附加应力——由外荷（静的或动的）引起的土中应力。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下卧层持力层地基基础FG主要受力层土中的应力分为两种：建筑物修建之前已经存在，也称为初始应力建筑物修建之前已经存在，也称为初始应力建筑物修建之后的在自重应力基础上增加的应力建筑物修建之后的在自重应力基础上增加的应力3.2土的自重应力11、竖向自重应力地面Zczz式中，为土的天然重度，kN/m3；z为土柱的高度，即计算应力点以上土层的厚度，m。单位面积上土柱的重量zcz'czz地面zcz'z式中，为土的有效重度，kN/m3；z为土柱的高度，即计算应力点以上土层的厚度，m。'地下水位以下的土：地下水位以下，用有效重度；不同土层的重量可以叠加332211hhhczh1地面h221'3'11223hhh11h1122hhh3分布规律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。均质地基122)(21成层地基式中，K0为土的侧压力系数，它是土体在侧限条件下水平有效应力与竖向有效应力之比，K0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（有侧限）条件下：2、水平自重应力10K0εεyxyxσσ根据弹性力学中广义虎克定律：zyxxσσυσE1εczcycx对于中小型坝，可以采用简化计算，即：忽略土体中剪应力的作用，认为土柱间相互独立，也就是任一点的自重应力等于其上部土柱的重量σc=γH。对于重要的土坝要进行有限元分析。3、土坝的自重应力【例3-1】某地基土由四层土组成厚度与容重如图，试计算每土层接触面处的竖向自重应力并画出应力曲线。44332211ZOh4=2.0mh3=1.5mh2=2.0mh1=2.5m3'3/8.9mKN3'4/4.9mKN31/23.18mKN32/62.18mKNkpacz58.455.223.181＝11hγ4'4cz3cz4hγσσ22cz1cz2hγσσ1-1面3'3cz2cz3hγσσ2-2面3-3面4-4面82.82kpa218.6245.5897.52kpa1.59.882.82116.32kpa29.497.52【例3-2】某工地地基剖面如图，基岩埋深7.5m，其上分别为粗砂及粘土层，粗砂厚度4.5m，粘土层厚3.0m，地下水位在地面下2.1m处，各土层的物理性质指标示于图中，计算点0、1、2、3的大小，并绘出其分布图（提示：粘土层完全饱和）。基岩cz地下水位下降，会引起原地下水位以地基土中的总应力，自重应力，有效应力分别怎么变化？sat地下水位下降引起σ’增大的部分h1h2σ’=σ-uu=γwh2u=γwh2地下水位下降会引起σ’增大，土会产...