土力学地基中的附加应力计算
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地基中的应力计算地基是地下工程中最基本的构造部分,承受着上部结构的重量和荷载,承担着巨大的压力作用。
在地基设计中,应力计算是非常重要的一部分,它能够提供地基承载力和安全性的评估。
本文将介绍地基中应力计算的方法和计算公式。
首先,需要了解地基中的应力是如何形成的。
地基承受的主要应力有自重应力、活载荷载应力和附加应力。
自重应力是由于地基材料本身的重量所引起的应力,可以通过材料的密度和重力加速度计算得到。
活载荷载应力是由上部结构的荷载所引起的应力,可以根据上部结构的设计荷载计算得到。
附加应力是由于地基中存在的其他因素所引起的应力,比如建筑物的自身形变引起的应力。
接下来,我们介绍如何计算地基中的应力。
地基中的应力计算可以根据不同的地基类型和荷载情况采用不同的方法。
下面以均质土壤的地基为例,介绍几种常用的应力计算方法。
1.利用铁索计算应力:铁索是一种常用的应力计算工具,可以通过测量铁索的伸长量来计算地基中的应力。
首先,在地基中铺设一根长度合适的铁索,然后测量并记录铁索的伸长量。
根据该伸长量和铁索的初始长度,可以通过应力-应变关系计算得到地基中的应力。
2.利用试孔计算应力:试孔是另一种用于计算地基中应力的方法。
首先,在地基中进行试孔,并记录试孔的深度和直径。
然后,根据试孔的直径和土壤的剪切强度,可以计算得到地基中的应力分布情况。
3.利用数值模拟计算应力:数值模拟是一种常用的计算地基应力的方法,它可以通过建立地基的有限元模型来模拟地基的应力分布情况。
首先,需要根据地基的实际情况建立有限元模型,然后通过数值计算方法求解得到地基中的应力。
综上所述,地基中的应力计算是地基设计的重要环节,可以通过铁索、试孔和数值模拟等多种方法进行计算。
在进行应力计算时,需要考虑地基的类型、荷载情况和材料特性等因素,确保计算结果的准确性和可靠性。
地基中的应力计算对于确保地基的稳定性和安全性具有重要意义,是地基设计中不可或缺的一环。
第三章 地基中的应力计算土中的应力按引起的原因可分为:(1)由土本身有效自重在地基内部引起的自重应力;(2)由外荷(静荷载或动荷载) 在地基内部引起的附加应力。
应力计算方法:1.假设地基土为连续、均匀、各向同性、半无限的线弹性体;2.弹性理论。
第一节 土中自重应力研究目的:确定土体的初始应力状态研究方法:土体简化为连续体,应用连续体力学 (例如弹性力学)方法来研究土中应力的分布。
假设天然土体是一个半无限体,地面以下土质均匀,天然重度为γ (kN/m3),则在天然地面下任意深度z (m)处的竖向自重应力σcz (kPa),可取作用于该深度水平面上任一单位面积上土柱的重量γz ⨯ l 计算,即: σcz= γzσcz 沿水平面均匀分布,且与z 成正比,即随深度按直线规律分布地基中除有作用于水平面上的竖向自重应力外,在竖直面上还作用有水平向的侧向自重应力。
由于地基中的自重应力状态属于侧限应力状态,故εx=εy=0,且σcx = σcy ,根据广义虎克定理,侧向自重应力σcx 和σcy 应与σcz 成正比,而剪应力均为零,即σcx = σcy = K0σczτxy=τyz=τzx =0式中 K0 ―比例系数,称为土的侧压力系数或静止土压力系数。
它是侧限条件下土中水平向有效应力与竖直向有效应力之比。
(1) 土中任意截面都包括有骨架和孔隙的面积,所以在地基应力计算时考虑的是土中单z σsz = γz 天然地面σcy zσcx天然地面σcz位面积上的平均应力。
(2) 假设天然土体是一个半无限体,地基中的自重应力状态属于侧限应力状态,地基土在自重作用下只能产生竖向变形,而不能有侧向变形和剪切变形。
地基中任意竖直面和水平面上均无剪应力存在。
(3) 土中竖向和侧向的自重应力一般均指有效自重应力。
为了简便起见,把常用的竖向有效自重应力σcz ,简称为自重应力,并改用符号σc 表示。
成层地基土中自重应力因各层土具有不同的重度。
第五章土体中的应力计算第一节概述大多数建筑物是造建在土层上的,我们把支承建筑物的这种土层称为地基。
由天然土层直接支承建筑物的称天然地基,软弱土层经加固后支承建筑物的称人工地基,而与地基相接触的建筑物底部称为基础。
地基受荷以后将产生应力和变形,给建筑物带来两个工程问题,即土体稳定问题和变形问题。
如果地基内部所产生的应力在土的强度所允许的范围内,那么土体是稳定的,反之,土体就要发生破坏,并能引起整个地基产生滑动而失去稳定,从而导致建筑物倾倒。
地基中的应力,按照其因可以分为自重应力和附加应力两种:自重应力:由土体本身有效重量产生的应力称为自重应力。
一般而言,土体在自重作用下,在漫长的地质历史上已压缩稳定,不再引起土的变形(新沉积土或近期人工充填土除外)。
附加应力:由于外荷(静的或动的)在地基内部引起的应力称为附加应力,它是使地基失去稳定和产生变形的主要原因。
附加应力的大小,除了与计算点的位置有关外,还决定于基底压力的大小和分布状况。
一、应力~应变关系的假定真实土的应力~应变关系是非常复杂的,目前在计算地基中的附加应力时,常把土当成线弹性体,即假定其应力与应变呈线性关系,服从广义虎克定律,从而可直接应用弹性理论得出应力的解析解。
1、关于连续介质问题弹性理论要求:受力体是连续介质。
而土是由三相物质组成的碎散颗粒集合体,不是连续介质。
为此假设土体是连续体,从平均应力的概念出发,用一般材料力学的方法来定义土中的应力。
2、关于线弹性体问题理想弹性体的应力与应变成正比直线关系,且应力卸除后变形可以完全恢复。
土体则是弹塑性物质,它的应力应变关系是呈非线性的和弹塑性的,且应力卸除后,应变也不能完全恢复。
为此进行假设土的应变关系为直线,以便直接用弹性理论求土中的应力分布,但对沉降有特殊要求的建筑物,这种假设误差过大。
3、关于均质、等向问题理想弹性体应是均质的各向同性体。
而天然地基往往是由成层土组成,为非均质各向异性体。