第四章土中應(yīng)力

1、防災(zāi)科技學(xué)院第第 四四 章章土中應(yīng)力土中應(yīng)力防災(zāi)科技學(xué)院4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 土中土中自重應(yīng)力自重應(yīng)力4.3 4.3 基底壓力計(jì)算基底壓力計(jì)算4.4 4.4 地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力第四章第四章 土中應(yīng)力土中應(yīng)力 防災(zāi)科技學(xué)院4.14.1 概述概述-應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系n土中應(yīng)力，土中應(yīng)力，土體在自身重力、建筑物荷載、交通荷載土體在自身重力、建筑物荷載、交通荷載或其他因素（如地下水滲流、地震等）的作用下產(chǎn)生的或其他因素（如地下水滲流、地震等）的作用下產(chǎn)生的應(yīng)力。應(yīng)力。n土中應(yīng)力將引起土體或地基的變形，使土工建筑物土中應(yīng)力將引起土體或地基的變形，使土工建

2、筑物（如路堤、土壩等）或建筑物（房屋、橋梁等）發(fā)生沉（如路堤、土壩等）或建筑物（房屋、橋梁等）發(fā)生沉降、傾斜以及水平位移。當(dāng)土體或地基變形過大時，會降、傾斜以及水平位移。當(dāng)土體或地基變形過大時，會影響土工建筑物或建筑物的正常適用。影響土工建筑物或建筑物的正常適用。n當(dāng)土中應(yīng)力過大時，又會導(dǎo)致土體的強(qiáng)度破壞，使土當(dāng)土中應(yīng)力過大時，又會導(dǎo)致土體的強(qiáng)度破壞，使土工建筑物發(fā)生土坡失穩(wěn)或使建筑物地基的承載力不足而工建筑物發(fā)生土坡失穩(wěn)或使建筑物地基的承載力不足而發(fā)生失穩(wěn)。發(fā)生失穩(wěn)。因此在研究土的變形、強(qiáng)度及穩(wěn)定性問題時，因此在研究土的變形、強(qiáng)度及穩(wěn)定性問題時，都必須掌握土中原有的應(yīng)力狀態(tài)及其變化都必須掌握

3、土中原有的應(yīng)力狀態(tài)及其變化.防災(zāi)科技學(xué)院4.14.1 概述概述-應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系n 土中土中應(yīng)力分類應(yīng)力分類按起因分按起因分自重應(yīng)力（自重壓力）自重應(yīng)力（自重壓力）附加應(yīng)力（附加壓力）附加應(yīng)力（附加壓力）按土骨架和按土骨架和土中孔隙的土中孔隙的分擔(dān)作用分擔(dān)作用 土土中中應(yīng)應(yīng)力力有效應(yīng)力有效應(yīng)力 ： 指土顆粒所傳遞的粒間應(yīng)力，是控制土指土顆粒所傳遞的粒間應(yīng)力，是控制土的變形和強(qiáng)度兩者變化的土中應(yīng)力的變形和強(qiáng)度兩者變化的土中應(yīng)力孔隙應(yīng)力（孔隙壓力孔隙應(yīng)力（孔隙壓力)：指土中水和土中氣所傳遞的：指土中水和土中氣所傳遞的應(yīng)力。應(yīng)力。(1)成土年代長久成土年代長久不再產(chǎn)生土體

4、或地基變形不再產(chǎn)生土體或地基變形(2)成土年代不久成土年代不久仍將產(chǎn)生土體或地基變形仍將產(chǎn)生土體或地基變形是引起地基變形的主要原因，是引起地基變形的主要原因，也是導(dǎo)致地基土的強(qiáng)度破壞和也是導(dǎo)致地基土的強(qiáng)度破壞和失穩(wěn)的重要原因。失穩(wěn)的重要原因。土中某點(diǎn)的有效應(yīng)力與孔隙壓力之和稱為總應(yīng)力。土中某點(diǎn)的有效應(yīng)力與孔隙壓力之和稱為總應(yīng)力。防災(zāi)科技學(xué)院土力學(xué)中應(yīng)力符號的規(guī)定土力學(xué)中應(yīng)力符號的規(guī)定 z x xz zx n 材料力學(xué)材料力學(xué)+-正應(yīng)力正應(yīng)力剪應(yīng)力剪應(yīng)力拉為正拉為正壓為負(fù)壓為負(fù)順時針為正順時針為正逆時針為負(fù)逆時針為負(fù)z x xz zx +-n 土力學(xué)土力學(xué)壓為正壓為正拉為負(fù)拉為負(fù)逆時針為正逆時針

5、為正順時針為負(fù)順時針為負(fù)4.14.1 概述概述-應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系防災(zāi)科技學(xué)院n 三維應(yīng)力狀態(tài)（三維應(yīng)力狀態(tài)（一般應(yīng)力狀態(tài)）一般應(yīng)力狀態(tài)）地基中的應(yīng)力狀態(tài)（地基中的應(yīng)力狀態(tài)（1 1） y yz xy zx x z zzyzxyzyyxxzxyxij zyz21xz21yz21yxy21xz21xy21xijyxoz4.14.1 概述概述-應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系防災(zāi)科技學(xué)院地基中的應(yīng)力狀態(tài)（地基中的應(yīng)力狀態(tài)（2 2） n 側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)：指側(cè)向應(yīng)變?yōu)榱愕囊环N應(yīng)力狀態(tài)側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)：指側(cè)向應(yīng)變?yōu)榱愕囊环N應(yīng)力狀態(tài)yxoz水平地基水平地基半無限空間體半無限空

6、間體半無限彈性地基內(nèi)的自重半無限彈性地基內(nèi)的自重應(yīng)力只與應(yīng)力只與Z Z有關(guān)有關(guān)土質(zhì)點(diǎn)或土單元不可能有土質(zhì)點(diǎn)或土單元不可能有側(cè)向位移側(cè)向位移側(cè)限應(yīng)變條件側(cè)限應(yīng)變條件任何豎直面都是對稱面任何豎直面都是對稱面應(yīng)變條件應(yīng)變條件00zxyzxyxy 4.14.1 概述概述-應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系防災(zāi)科技學(xué)院地基中的應(yīng)力狀態(tài)（地基中的應(yīng)力狀態(tài)（2 2） n 側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)：側(cè)向應(yīng)變?yōu)榱愕囊环N應(yīng)力狀態(tài)側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)：側(cè)向應(yīng)變?yōu)榱愕囊环N應(yīng)力狀態(tài) 應(yīng)變條件應(yīng)變條件 應(yīng)力條件應(yīng)力條件 獨(dú)立變量獨(dú)立變量)z(F;zz zyxij000000 zij0000000000zxyzxyxy zzyxzy

7、xxzxyzxyKEE0100側(cè)壓力系數(shù)側(cè)壓力系數(shù)4.14.1 概述概述-應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系防災(zāi)科技學(xué)院碎散體碎散體非線性非線性彈塑性彈塑性成層土成層土各向異性各向異性應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的假定：應(yīng)變關(guān)系的假定： p pe e加載加載卸載卸載線彈性線彈性連續(xù)介質(zhì)連續(xù)介質(zhì)（宏觀平均）（宏觀平均）線彈性體線彈性體（應(yīng)力較小時）（應(yīng)力較小時）均質(zhì)各向同性體均質(zhì)各向同性體（土層性質(zhì)變化不大）（土層性質(zhì)變化不大）4.14.1 概述概述-應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系n 應(yīng)力計(jì)算基本假定應(yīng)力計(jì)算基本假定連續(xù)均質(zhì)、線性變形體、各向同性連續(xù)均質(zhì)、線性變形體、各向同性防災(zāi)科

8、技學(xué)院第四章：土中的應(yīng)力計(jì)算第四章：土中的應(yīng)力計(jì)算 水平地基中的水平地基中的自重應(yīng)力自重應(yīng)力 土石壩的自重土石壩的自重應(yīng)力（自學(xué)）應(yīng)力（自學(xué)）4.1 4.1 概述概述-應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 4.2 4.2 土中土中自重應(yīng)力自重應(yīng)力 4.3 4.3 基底壓力計(jì)算基底壓力計(jì)算4.4 4.4 地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力 防災(zāi)科技學(xué)院4.2 4.2 土中自重土中自重應(yīng)力應(yīng)力 n 假定：假定：水平地基水平地基 半無限空間體半無限空間體 半無限彈性體半無限彈性體 有側(cè)限應(yīng)變條件有側(cè)限應(yīng)變條件 一維問題一維問題n 定義：定義：在修建建筑物以前，地基中由土體本身在修建建筑物以前，地基中由

9、土體本身的有效重量而產(chǎn)生的應(yīng)力的有效重量而產(chǎn)生的應(yīng)力n 目的：目的：確定土體的初始應(yīng)力狀態(tài)確定土體的初始應(yīng)力狀態(tài)n 計(jì)算計(jì)算： 從天然地面算起從天然地面算起 地下水位以上用天然重度地下水位以上用天然重度 地下水位以下用浮重度地下水位以下用浮重度防災(zāi)科技學(xué)院1、均質(zhì)土自重應(yīng)力：、均質(zhì)土自重應(yīng)力：zcz2、側(cè)向自重應(yīng)力和剪應(yīng)力：、側(cè)向自重應(yīng)力和剪應(yīng)力：czcycxK00zxyzxy y x z4.2 4.2 土中自重土中自重應(yīng)力應(yīng)力 n 豎向自重應(yīng)力：豎向自重應(yīng)力：地基中深度地基中深度Z處的豎向自重應(yīng)力等于單處的豎向自重應(yīng)力等于單位面積上的土柱重量。位面積上的土柱重量。1K0zAzAAWzcz防災(zāi)

10、科技學(xué)院iniiczh13 、成層地基成層地基自重應(yīng)力自重應(yīng)力：1 H12 H23 H3zczcxcy地面地面地下水地下水4.2 4.2 土中自重土中自重應(yīng)力應(yīng)力 -天然地面下任意深度天然地面下任意深度Z Z處的處的 豎向有效自重應(yīng)力豎向有效自重應(yīng)力-深度深度Z Z范圍內(nèi)的土層總數(shù)范圍內(nèi)的土層總數(shù)-第第i i層土的厚度層土的厚度-第第i i層土的天然重度，對于層土的天然重度，對于地下水位以下的土層取浮重度地下水位以下的土層取浮重度cznihii332211HHHcz防災(zāi)科技學(xué)院4、有不透水層時的自重應(yīng)力：、有不透水層時的自重應(yīng)力： 443322114344332211hhhhhhhhhhsat

11、satwcz 4.2 4.2 土中自重土中自重應(yīng)力應(yīng)力 防災(zāi)科技學(xué)院5、地下水位升降時的土中自重應(yīng)力：、地下水位升降時的土中自重應(yīng)力： 水位變動前； 水位變動后2102104.2 4.2 土中自重土中自重應(yīng)力應(yīng)力 防災(zāi)科技學(xué)院地下水位升降時自重應(yīng)力的變化：地下水位升降時自重應(yīng)力的變化： （1）地下水位下降，使地基中原地下水位與變動后水位之）地下水位下降，使地基中原地下水位與變動后水位之 間土層的有效自重應(yīng)力增加，間土層的有效自重應(yīng)力增加，增加的有效自重應(yīng)力相增加的有效自重應(yīng)力相 當(dāng)于附加應(yīng)力的作用，當(dāng)于附加應(yīng)力的作用，從而引起地面大面積沉降的嚴(yán)重從而引起地面大面積沉降的嚴(yán)重 后果。如在軟土地區(qū)

12、，因大量抽取地下水，以致地下水后果。如在軟土地區(qū)，因大量抽取地下水，以致地下水 位長期大幅下降。位長期大幅下降。（2）地下水位上升，水位上升會引起地基承載力的減小、）地下水位上升，水位上升會引起地基承載力的減小、 濕陷性土的塌陷現(xiàn)象，如在人工抬高蓄水水位地區(qū)濕陷性土的塌陷現(xiàn)象，如在人工抬高蓄水水位地區(qū) （如筑壩蓄水）或工業(yè)廢水大量滲入地下的地區(qū)。（如筑壩蓄水）或工業(yè)廢水大量滲入地下的地區(qū)。4.2 4.2 土中自重土中自重應(yīng)力應(yīng)力 防災(zāi)科技學(xué)院211185. 75 . 07 .15mkNhcz2221245.4328 .1785. 7mkNhczcz 2332345.6028 . 93 .184

13、5.43mkNhczcz 2443465.10068 . 95 .1645.60mkNhczcz 2434405.1798 . 96265.100mkNhhwczcz 2554565.23632 .1905.179mkNhczcz4.2 4.2 土中自重土中自重應(yīng)力應(yīng)力 例題例題防災(zāi)科技學(xué)院n 分布規(guī)律分布規(guī)律F分布線的斜率是容重分布線的斜率是容重F在等容重地基中隨深度呈直線分布在等容重地基中隨深度呈直線分布F自重應(yīng)力在成層地基中呈折線分布自重應(yīng)力在成層地基中呈折線分布F在土層分界面處和地下水位處發(fā)生轉(zhuǎn)折或突變在土層分界面處和地下水位處發(fā)生轉(zhuǎn)折或突變1 H12 H22 H3zczcxcy地面地

14、面地下水地下水cz1H12H22H3z4.2 4.2 土中自重土中自重應(yīng)力應(yīng)力 防災(zāi)科技學(xué)院第四章：土中的應(yīng)力計(jì)算第四章：土中的應(yīng)力計(jì)算3.1 3.1 應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 3.2 3.2 自重應(yīng)力自重應(yīng)力 3.3 3.3 基底壓力計(jì)算基底壓力計(jì)算 3.4 3.4 地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力防災(zāi)科技學(xué)院4.3 4.3 基底壓力計(jì)算基底壓力計(jì)算 F基底壓力基底壓力：建筑物荷載通過自身基礎(chǔ)底面?zhèn)鬟f給建筑物荷載通過自身基礎(chǔ)底面?zhèn)鬟f給地基表面的壓力，也稱地基表面的壓力，也稱基底接觸壓力?；捉佑|壓力。F它既是基礎(chǔ)作用于地基的基底壓力，同時也是地它既是基礎(chǔ)作用于地基的基底壓力，同時

15、也是地基反作用與基礎(chǔ)的基地反力基反作用與基礎(chǔ)的基地反力F在計(jì)算地基中的附加應(yīng)力和變形以及設(shè)計(jì)基礎(chǔ)結(jié)在計(jì)算地基中的附加應(yīng)力和變形以及設(shè)計(jì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)時，都必須研究基底壓力的分布規(guī)律構(gòu)時，都必須研究基底壓力的分布規(guī)律上部上部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)基礎(chǔ)地基地基 建筑物建筑物設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)防災(zāi)科技學(xué)院基底壓力的基底壓力的影響因素：影響因素： 剛度剛度 形狀形狀 大小大小 埋深埋深大小大小方向方向分布分布 土類土類 密度密度 土層結(jié)構(gòu)等土層結(jié)構(gòu)等n基底壓力是地基和基底壓力是地基和基礎(chǔ)在上部荷載作基礎(chǔ)在上部荷載作用下相互作用的結(jié)用下相互作用的結(jié)果，受荷載條件、果，受荷載條件、基礎(chǔ)條件和地基條基礎(chǔ)條件和地基條件的影響件的影響荷

16、載條件：荷載條件：基礎(chǔ)條件基礎(chǔ)條件:地基條件：地基條件：暫不考慮上部結(jié)構(gòu)的影暫不考慮上部結(jié)構(gòu)的影響，用荷載代替上部結(jié)響，用荷載代替上部結(jié)構(gòu)，使問題得以簡化構(gòu)，使問題得以簡化4.3 4.3 基底壓力計(jì)算基底壓力計(jì)算 防災(zāi)科技學(xué)院 抗彎剛度抗彎剛度EIEI= = M M0 0 基礎(chǔ)只能保持平面下沉不能彎曲基礎(chǔ)只能保持平面下沉不能彎曲 分布分布: : 中間小中間小, , 兩端無窮大兩端無窮大 基礎(chǔ)抗彎剛度基礎(chǔ)抗彎剛度EIEI=0 =0 M=0M=0 基礎(chǔ)變形能完全適應(yīng)地基表面的變形基礎(chǔ)變形能完全適應(yīng)地基表面的變形 基礎(chǔ)上下壓力分布必須完全相同，若基礎(chǔ)上下壓力分布必須完全相同，若不同將會產(chǎn)生彎矩不同將

17、會產(chǎn)生彎矩條形基礎(chǔ)，豎直均布荷載條形基礎(chǔ)，豎直均布荷載基底壓力的分布基底壓力的分布n 彈性地基，完全柔性基礎(chǔ)彈性地基，完全柔性基礎(chǔ)n 彈性地基，絕對剛性基礎(chǔ)彈性地基，絕對剛性基礎(chǔ)4.3 4.3 基底壓力計(jì)算基底壓力計(jì)算 防災(zāi)科技學(xué)院 荷載較小荷載較小 荷載較大荷載較大 荷載很大荷載很大基底壓力的分布基底壓力的分布n 彈塑性地基，有限剛度基礎(chǔ)彈塑性地基，有限剛度基礎(chǔ)砂性土地基砂性土地基 粘性土地基粘性土地基接近彈性解接近彈性解馬鞍型馬鞍型倒鐘型倒鐘型4.3 4.3 基底壓力計(jì)算基底壓力計(jì)算 防災(zāi)科技學(xué)院簡化計(jì)算方法：簡化計(jì)算方法：假定假定基底壓力按基底壓力按直線分布直線分布基底壓力的簡化計(jì)算：基

18、底壓力的簡化計(jì)算：基底壓力的基底壓力的分布形式十分布形式十分復(fù)雜分復(fù)雜圣維南原理：圣維南原理：在基底下一定深度處引起的地基附在基底下一定深度處引起的地基附加應(yīng)力與基底荷載的分布形態(tài)無關(guān)，加應(yīng)力與基底荷載的分布形態(tài)無關(guān)，只取決于荷載合力的大小、方向和只取決于荷載合力的大小、方向和作用點(diǎn)位置作用點(diǎn)位置4.3 4.3 基底壓力計(jì)算基底壓力計(jì)算 假設(shè)條件：假設(shè)條件：1.剛性基礎(chǔ)剛性基礎(chǔ)2.基礎(chǔ)有一定埋深基礎(chǔ)有一定埋深3.根據(jù)圣維南原理根據(jù)圣維南原理防災(zāi)科技學(xué)院AGFpkkk（一）中心豎向荷載下的基底壓力（一）中心豎向荷載下的基底壓力(假定基底壓力直線分布）假定基底壓力直線分布）：4.3 4.3 基底壓

19、力計(jì)算基底壓力計(jì)算 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50007-2011）規(guī)定：驗(yàn)算地基承載）規(guī)定：驗(yàn)算地基承載 力是否滿足要求時：力是否滿足要求時： 相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值; 相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的 豎向力值；豎向力值； 基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的土重；基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的土重； 基礎(chǔ)底面積基礎(chǔ)底面積kpkFkG3/20mkNAdGGGk但在地下水位以下部分應(yīng)扣去浮力。但在地下水位以下部分應(yīng)扣去浮力。A防災(zāi)科技學(xué)院4.3 4.3 基底壓力

20、計(jì)算基底壓力計(jì)算 AGFpkkk3/20mkNAdGGGk防災(zāi)科技學(xué)院eL/6: eL/6: eL/6: 出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)e ex xy yL Lb bK KP0pmin maxpK=L/2-eK=L/2-eKbPp32max 出現(xiàn)拉力時，出現(xiàn)拉力時，應(yīng)進(jìn)行壓力調(diào)應(yīng)進(jìn)行壓力調(diào)整，原則：基整，原則：基底壓力合力與底壓力合力與總荷載相等總荷載相等3K3KkkGFPleAGFWMAGFppkkkkkkk61minmaxeGFMkkk62blW （二）偏心荷載下的基底壓力（二）偏心荷載下的基底壓力4.3 4.3 基底壓力計(jì)算基底壓力計(jì)算 防災(zāi)科技學(xué)院 KbGFpkkk32max 當(dāng)當(dāng)el/6時

21、，時，PkminL/6: eL/6: 出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)e ex xy yL Lb bK K0pmin maxpK=L/2-eK=L/2-ekkkGFbpK max321kkGFP4.3 4.3 基底壓力計(jì)算基底壓力計(jì)算 防災(zāi)科技學(xué)院yyxxkkWMWMAGFpp minmaxyyxxkkWMWMAGFpp 21（三）雙向偏心下的基底壓力：（三）雙向偏心下的基底壓力：4.3 4.3 基底壓力計(jì)算基底壓力計(jì)算 防災(zāi)科技學(xué)院b be ePPPvPh傾斜偏心荷載傾斜偏心荷載 bebPp61minmax條形基礎(chǔ)豎直偏心荷載條形基礎(chǔ)豎直偏心荷載分解為豎直向和水平向荷分解為豎直向和水平向荷載，水平荷

22、載引起的基底載，水平荷載引起的基底水平應(yīng)力視為均勻分布水平應(yīng)力視為均勻分布4.3 4.3 基底壓力計(jì)算基底壓力計(jì)算 其它荷載其它荷載: :防災(zāi)科技學(xué)院LbPbP LbPbPp APp yyxxIxMIyMAPyxp),(IMxbPxp )(hvPPP hvPPP LbPo ox xy ybP bP 基礎(chǔ)形狀與荷載條件的組合基礎(chǔ)形狀與荷載條件的組合矩形矩形 條形條形豎直中心豎直中心 豎直偏心豎直偏心 傾斜偏心傾斜偏心P :單位長度上的荷載單位長度上的荷載4.3 4.3 基底壓力計(jì)算基底壓力計(jì)算 防災(zāi)科技學(xué)院 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時，所采用的荷載效應(yīng)最不利組合與相應(yīng)的抗力限值應(yīng)按下地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時，所采用的

23、荷載效應(yīng)最不利組合與相應(yīng)的抗力限值應(yīng)按下列規(guī)定列規(guī)定: 1 按地基承載力確定基礎(chǔ)底面積及埋深或按單樁承載力確定樁數(shù)時，傳至基礎(chǔ)按地基承載力確定基礎(chǔ)底面積及埋深或按單樁承載力確定樁數(shù)時，傳至基礎(chǔ)或承臺底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合。相應(yīng)或承臺底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合。相應(yīng)的抗力應(yīng)采用地基承載力特征值或單樁承載力特征值。的抗力應(yīng)采用地基承載力特征值或單樁承載力特征值。 2 計(jì)算計(jì)算地基變形地基變形時，傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載時，傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合，不應(yīng)計(jì)入風(fēng)荷載和地震

24、作用。相應(yīng)的限值應(yīng)為地基變形允效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合，不應(yīng)計(jì)入風(fēng)荷載和地震作用。相應(yīng)的限值應(yīng)為地基變形允許值許值 。3 計(jì)算擋土墻土壓力、地基或計(jì)算擋土墻土壓力、地基或斜坡穩(wěn)定斜坡穩(wěn)定及滑坡推力時，荷載效應(yīng)應(yīng)按承載能力及滑坡推力時，荷載效應(yīng)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，其分項(xiàng)系數(shù)均為極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，其分項(xiàng)系數(shù)均為1.0 。4 在確定基礎(chǔ)或樁臺高度、支擋結(jié)構(gòu)截面、計(jì)算基礎(chǔ)或支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力、確定配在確定基礎(chǔ)或樁臺高度、支擋結(jié)構(gòu)截面、計(jì)算基礎(chǔ)或支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力、確定配筋和驗(yàn)算材料強(qiáng)度時，上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載效應(yīng)組合和相應(yīng)的基底反力，應(yīng)按筋和驗(yàn)算材料強(qiáng)度時，上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載效應(yīng)組合和相應(yīng)

25、的基底反力，應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，采用相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)。當(dāng)需要驗(yàn)算承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，采用相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)。當(dāng)需要驗(yàn)算基礎(chǔ)裂縫寬度時，應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合。基礎(chǔ)裂縫寬度時，應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合。 4.3 4.3 基底壓力計(jì)算基底壓力計(jì)算 防災(zāi)科技學(xué)院第四章：土中應(yīng)力第四章：土中應(yīng)力4.1 4.1 概述概述- -應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 4.2 4.2 土中土中自重應(yīng)力自重應(yīng)力 4.3 4.3 基底壓力計(jì)算基底壓力計(jì)算 4.4 4.4 地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力 防災(zāi)科技學(xué)院復(fù)習(xí)、提問：復(fù)習(xí)、提問：F土中應(yīng)力如何

26、分類？土中應(yīng)力如何分類？F應(yīng)力計(jì)算時的基本假定？應(yīng)力計(jì)算時的基本假定？ 土中應(yīng)力按其起因分可分為自重應(yīng)力和附加應(yīng)力兩種；按土骨架和土中應(yīng)力按其起因分可分為自重應(yīng)力和附加應(yīng)力兩種；按土骨架和土中孔隙的分擔(dān)作用可分為有效應(yīng)力和孔隙應(yīng)力兩種。土中孔隙的分擔(dān)作用可分為有效應(yīng)力和孔隙應(yīng)力兩種。連續(xù)均質(zhì)、各向同性、線性變形體連續(xù)均質(zhì)、各向同性、線性變形體F自重應(yīng)力的概念、計(jì)算公式？自重應(yīng)力的概念、計(jì)算公式？在修建建筑物以前，地基中由土體本身的有效重量而產(chǎn)生的應(yīng)力在修建建筑物以前，地基中由土體本身的有效重量而產(chǎn)生的應(yīng)力iniiczh1防災(zāi)科技學(xué)院復(fù)習(xí)、提問：復(fù)習(xí)、提問：F什么是基地壓力、計(jì)算公式？什么是基地

27、壓力、計(jì)算公式？豎直中心荷載作用下的計(jì)算公式：豎直中心荷載作用下的計(jì)算公式： 此荷載效應(yīng)組合值按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)此荷載效應(yīng)組合值按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB GB 50007-201150007-2011）、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004JTG D60-2004）規(guī)）規(guī)定來選定。定來選定。 基底壓力：建筑物荷載通過自身基礎(chǔ)底面?zhèn)鬟f給地基表面的壓力，也稱基底壓力：建筑物荷載通過自身基礎(chǔ)底面?zhèn)鬟f給地基表面的壓力，也稱基底接觸壓力基底接觸壓力。它既是基礎(chǔ)作用于地基的基底壓力，同時也是地基反作用于。它既是基礎(chǔ)作用于地基

28、的基底壓力，同時也是地基反作用于基礎(chǔ)的基地反力?；A(chǔ)的基地反力。AGFpleblGFpp61minmax豎直單項(xiàng)偏心荷載作用下的計(jì)算公式：豎直單項(xiàng)偏心荷載作用下的計(jì)算公式：防災(zāi)科技學(xué)院作業(yè) 4-8，4-9 1何謂土中應(yīng)力？它有哪些分類和用途？ 2地下水位的升降對土中自重應(yīng)力有何影響？在工程實(shí)踐中，有哪些問題應(yīng)充分考慮其影響？ 3基底壓力分布的影響因素有哪些？簡化直線分布的假設(shè)條件是什么？填空題 1.土中應(yīng)力按成因可分為 和 。 2.土中應(yīng)力按土骨架和土中孔隙的分擔(dān)作用可分為 和 。 3.地下水位下降則原水位出處的有效自重應(yīng)力 。 4.計(jì)算土的自重應(yīng)力應(yīng)從 算起。 5. 計(jì)算土的自重應(yīng)力時，地下

29、水位以下的重度應(yīng)取 。防災(zāi)科技學(xué)院4.44.4地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力基底附加壓力：基底附加壓力：作用于地基表面，由于建造建筑物而作用于地基表面，由于建造建筑物而新增加新增加的壓力稱為基的壓力稱為基底附加壓力，即導(dǎo)致地基中產(chǎn)生附加應(yīng)力的那部分基底壓力底附加壓力，即導(dǎo)致地基中產(chǎn)生附加應(yīng)力的那部分基底壓力基底附加壓力基底附加壓力pp 0FdF實(shí)際情況實(shí)際情況基底附加壓力在數(shù)基底附加壓力在數(shù)值上等于基底壓力值上等于基底壓力扣除基底標(biāo)高處原扣除基底標(biāo)高處原有土體的自重應(yīng)力有土體的自重應(yīng)力dhhhdpppnnmmcz/22110 防災(zāi)科技學(xué)院相應(yīng)于荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合時，基礎(chǔ)底面處相應(yīng)于荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合

30、時，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值的平均壓力值;pd基礎(chǔ)埋深，必須從天然地面算起，對于新填土基礎(chǔ)埋深，必須從天然地面算起，對于新填土場地則應(yīng)從老天然地面算起，場地則應(yīng)從老天然地面算起，d=d1+d2+4.44.4地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力 dhhhdpppnnmmcz/22110 防災(zāi)科技學(xué)院4.44.4地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力n 附加應(yīng)力是由于修建建筑物之后，在地基內(nèi)新增附加應(yīng)力是由于修建建筑物之后，在地基內(nèi)新增加的應(yīng)力，它是使地基發(fā)生變形從而引起建筑物加的應(yīng)力，它是使地基發(fā)生變形從而引起建筑物沉降的主要原因，即變形由基底附加壓力引起。沉降的主要原因，即變形由基底附加壓力引起。 集中荷載作用下的附加應(yīng)

31、力集中荷載作用下的附加應(yīng)力 矩形分布荷載作用下的附加應(yīng)力矩形分布荷載作用下的附加應(yīng)力 圓形分布荷載作用下的附加應(yīng)力圓形分布荷載作用下的附加應(yīng)力 條形分布荷載作用下的附加應(yīng)力條形分布荷載作用下的附加應(yīng)力 影響應(yīng)力分布的因素影響應(yīng)力分布的因素基本解基本解疊加原理或積疊加原理或積分方法分方法地基地基附加應(yīng)力：附加應(yīng)力：防災(zāi)科技學(xué)院（P；x,y,z；R, , )222222zyxzrR n 豎直集中力布辛奈斯克豎直集中力布辛奈斯克（Boussinesq）解答：解答： y yz xy zx x zPyzMzRxxorM y4.44.4地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力F包括包括6 6個應(yīng)力分量和個應(yīng)力分量和3 3

32、個方向位移的表達(dá)式個方向位移的表達(dá)式 （教材教材P9899頁頁）防災(zāi)科技學(xué)院n 豎直集中力布辛奈斯克豎直集中力布辛奈斯克（Boussinesq）解答：解答：F其中，豎向應(yīng)力其中，豎向應(yīng)力 z：集中力集中力P作用下的地作用下的地基豎向附加應(yīng)力系數(shù)基豎向附加應(yīng)力系數(shù)2ZP 22/5253)/(1 12323zPzrRzPz4.44.4地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力 y yz xy zx x zPyzMzRxxorM y防災(zāi)科技學(xué)院n集中力作用下的豎向附加應(yīng)力系數(shù)：集中力作用下的豎向附加應(yīng)力系數(shù)：4.44.4地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力防災(zāi)科技學(xué)院P集中荷載的附加應(yīng)力集中荷載的附加應(yīng)力2ZP 22/52)/(

33、1 123zPzrzF P作用線上作用線上F 在某一水平面上在某一水平面上F 在在r0 0的豎直線上的豎直線上0.1P0.1P0.05P0.05P0.02P0.02P0.01P0.01Pn 豎直集中力布辛奈斯克豎直集中力布辛奈斯克（Boussinesq）解答：解答：z z呈軸對稱分布呈軸對稱分布4.44.4地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力防災(zāi)科技學(xué)院4.44.4地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力若干個集中荷載作用下按疊加原理計(jì)算若干個集中荷載作用下按疊加原理計(jì)算M點(diǎn)的附加應(yīng)力點(diǎn)的附加應(yīng)力niiizPz121-第第 i i個集中應(yīng)力系個集中應(yīng)力系數(shù)，在計(jì)算中數(shù)，在計(jì)算中 是第是第i i個個集中荷載作用點(diǎn)到集中荷載

34、作用點(diǎn)到M M點(diǎn)的點(diǎn)的水平距離。水平距離。 iri防災(zāi)科技學(xué)院zxybLzM MdxdypP0n均布矩形荷載下地基附加應(yīng)力計(jì)算均布矩形荷載下地基附加應(yīng)力計(jì)算F 角點(diǎn)下角點(diǎn)下的垂直附加應(yīng)力的垂直附加應(yīng)力( (式式4-11C)4-11C)：0pcz ),(),(),(nmFbzbLFzLbFc dxdyRzpRzPdz530532323 ),(000nmpdzBLzz (b(b荷載面的短邊寬荷載面的短邊寬) )m=L/b, n=m=L/b, n=z/bz/b矩形豎直向均布荷載角點(diǎn)下的應(yīng)力分布系數(shù)矩形豎直向均布荷載角點(diǎn)下的應(yīng)力分布系數(shù) c：表表4-54.44.4地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力0p防災(zāi)科技學(xué)

35、院 矩形內(nèi)：矩形內(nèi)： 矩形外：矩形外：荷載與應(yīng)荷載與應(yīng)力間滿足力間滿足線性關(guān)系線性關(guān)系 疊加原理疊加原理 角點(diǎn)計(jì)算公式角點(diǎn)計(jì)算公式任意點(diǎn)的計(jì)算公式任意點(diǎn)的計(jì)算公式矩形分布荷載的附加應(yīng)力矩形分布荷載的附加應(yīng)力n 矩形面積豎直均布荷載矩形面積豎直均布荷載F 任意點(diǎn)任意點(diǎn)的垂直附加應(yīng)力的垂直附加應(yīng)力角點(diǎn)法角點(diǎn)法0DCDBDabcd)(pccccz 0)(pDcCcBcAcz B AC Da bABC Dc d4.44.4地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力防災(zāi)科技學(xué)院三角形分布荷載的附加應(yīng)力三角形分布荷載的附加應(yīng)力n 矩形面積豎直三角形分布荷載矩形面積豎直三角形分布荷載dxdypbxP0zxybLp p0 0z

36、M M01ptz ),(000nmpdzbLzz 矩形面積豎直三角分布荷載角點(diǎn)下的矩形面積豎直三角分布荷載角點(diǎn)下的應(yīng)力分布系數(shù)：表應(yīng)力分布系數(shù)：表4-8),(),(),(1nmFbzbLFzLbFt o4.44.4地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力同理角點(diǎn)同理角點(diǎn)2下：下：02ptz 必須注意：必須注意：b是沿三角形分布荷載方向的邊長是沿三角形分布荷載方向的邊長21防災(zāi)科技學(xué)院4.44.4地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力n圓形面積均布荷載作用時圓心下的附加應(yīng)力計(jì)算圓形面積均布荷載作用時圓心下的附加應(yīng)力計(jì)算0232203020 02522301230pzrzpzrdrrdzpdrrAzz = rdrd 0p均布圓

37、形荷載面圓心下均布圓形荷載面圓心下的附加應(yīng)力系數(shù)：表的附加應(yīng)力系數(shù)：表4-9防災(zāi)科技學(xué)院4.44.4地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力n 豎直線布荷載豎直線布荷載 作用下的附加應(yīng)力作用下的附加應(yīng)力zxyzyyzyxxyzxxzxzzRpRpRPRzpRdypzd0sincos2sincos2cos222321213141353防災(zāi)科技學(xué)院n 條形面積豎直均布荷載條形面積豎直均布荷載 任意點(diǎn)的附加應(yīng)力：任意點(diǎn)的附加應(yīng)力：4.44.4地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力zM Mxxyzbp p0 002230112pzxdzpszbbz00ppsxzxzzxsxxsxzsxsz、由由x/b、z/b查表查表4-10。防災(zāi)

38、科技學(xué)院 1212120cossinpx如果將上述的直角坐標(biāo)換成極坐標(biāo)表示：如果將上述的直角坐標(biāo)換成極坐標(biāo)表示：dRpdxppcos100利用線荷載下結(jié)果利用線荷載下結(jié)果:121122020cossincossincos22121pdpdzz12220sinsinpzxxz4.44.4地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力防災(zāi)科技學(xué)院4.44.4地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力條形基底三角形分布荷載作用下地基附加應(yīng)力條形基底三角形分布荷載作用下地基附加應(yīng)力計(jì)算附加應(yīng)力時，應(yīng)注意圖中的計(jì)算附加應(yīng)力時，應(yīng)注意圖中的x x坐標(biāo)坐標(biāo)有正負(fù)之分，由原點(diǎn)有正負(fù)之分，由原點(diǎn)o o向荷載增大的方向向荷載增大的方向?yàn)檎粗疄樨?fù)。為

39、正，反之為負(fù)。防災(zāi)科技學(xué)院4.44.4地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力條形基底三角形分布荷載作用下地基中附加應(yīng)力系數(shù)條形基底三角形分布荷載作用下地基中附加應(yīng)力系數(shù)ztK防災(zāi)科技學(xué)院4.44.4地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力條形面積豎直均布荷載條形面積豎直均布荷載矩形面積豎直三角形荷載矩形面積豎直三角形荷載矩形面積豎直均布荷載矩形面積豎直均布荷載豎直豎直集中力集中力矩形內(nèi)積分矩形內(nèi)積分線積分線積分豎直線布荷載豎直線布荷載寬度積分寬度積分圓內(nèi)積圓內(nèi)積分分圓形面積豎直均布荷載圓形面積豎直均布荷載條形面積豎直三角形荷載條形面積豎直三角形荷載防災(zāi)科技學(xué)院條形條形矩形矩形條形條形條形條形zzxxz應(yīng)力等直線圖應(yīng)力等直線

40、圖例題例題4-4某條形基礎(chǔ)底面某條形基礎(chǔ)底面寬度寬度b=1.4m,作用于基底作用于基底的平均附加壓的平均附加壓p0=200kPa,要求確定要求確定(1)均布條形荷均布條形荷載中點(diǎn)載中點(diǎn)o下的地基附加應(yīng)下的地基附加應(yīng)力力 z分布分布;(2)深度深度z=1.4m和和2.8m處水平面上的處水平面上的 z分布分布;(3)在均布條形荷載在均布條形荷載邊緣以外邊緣以外1.4m處處o1點(diǎn)下點(diǎn)下的的 z分布。分布。4.44.4地基地基附加應(yīng)力附加應(yīng)力防災(zāi)科技學(xué)院F 上層軟弱，下層堅(jiān)硬上層軟弱，下層堅(jiān)硬n 非均勻性非均勻性- -成層地基成層地基 軸線附近應(yīng)力集中，軸線附近應(yīng)力集中，z增大增大 應(yīng)力集中程度與土層剛度比有關(guān)應(yīng)力集中程度與土層剛度比有關(guān) 隨隨H/