土中应力推算

一、土的三种重度天然重度饱和重度）有效重度，天然重度针对地下水位以上的干燥土体状态，即土颗粒的三相重力；饱和重度是指土的三相中气相完全被液相占据的状态，也称完全饱和状态，即土颗粒的两相重力；有效重度或浮重度针对地下水位以下且受地下水浮力的土体，因土在水中，呈现完全饱和状态，故为土颗粒的两相重力减去向上的浮力之后的向下的力。需要注意的是，饱和重度状态下的土并不处于漂浮状态，不受地下水的浮力，只是土体本身饱和了。而有效重度下的土体必在地下水中。、土中自重应力的计算表1土中自重应力的计算情况计算备注无地下水。=寸yhi=1天然重度有地下水b=yh+y'h+y'hcz112233地下水位以上天然重度地下水位以下有效重度有不透水层b=yh+yfh+yfh+y(h+h)cz112233w23b=yh+y'h+y'h+y(h+h)+yhcz112233w23sat4地下水位以上天然重度地下水位以下且不透水层以上有效重度地下水位以下且不透水层以下饱和重度注：水的重度一般取为1"cm3-10三、基底压力P基础顶面以上上部结构的荷载、基础顶面以下基础本身的自重、基础顶面以上人工回填土的重力都要竖直向下传力至基础底面，由基础底面传给与之接触的地基持力层，这个力就叫基底压力，地基对基础底面的反作用力叫基底反力。其中基础自重与其上回填土的自重近似考虑为一个平均重度，不再精细计算，一般基底以上无地下水时，为2ONm3，基底以上有地下水时，地下水位以上仍然取20，以下取10。四、基底附加应力P0附加应力是针对两个状态而言的，一个是没有建筑物时的原始土层状态，一个是建筑物建成后的状态。两个状态中，状态一只是自重应力的向下传递，状态二多了一个基地压力的向下传递，因此两个状态会有一定的差别，这个差别的数值就是附加应力。需要注意的是，附加压力的分布规律与自重应力不同，因为基础的面积有限，基地压力是局部荷载，应力通过荷载下土粒的逐个传递传至深层，在此同时发生应力扩散，随着深度的增加，荷载分不到更大的面积上去，使得单位面积上的应力越来越小，所以附加应力值是随深度增加而逐渐减小的。而自重应力是不扩散的，因为土层是无限大的。洞悉了附加应力的概念，其计算就是两个状态差值罢了。其中基底处的附加应力P0为：p=p—p注意其中P是建筑物状态，Pc是原始土层状态，因此Pc计算需要看原始土层而不是回填土。五、基底下的附加应力计算基底附加应力P0向下传递、扩散，数值是逐渐减小的。怎么计算呢？土中附加应力的计算方法有两种，一种是弹性理论方法，一种是应力扩散角方法。前者是假定地基为半无限均质弹性体，用弹性力学公式求解；后者更接近实际情况，因为地基土层间的压缩模量差异很大，不可能是均质的，双层地基在工程中是很常见的，其指的是在附加应力影响深度范围内，地基由两层变形显著不同的土层所组成。比如软弱下卧层，它与持力层土的物理力学性质差别巨大，不能直接用前者的理论计算，为了简化其计算，后者应运而生。1、角点法利用角点法应力表达式，可以求算平面上任意点M（可在基底面积之外）下任意深度处的竖向附加应力，《地基基础规范》附录K就是采用此法。角点法具体计算方法参见有关资料，兹不赘述。需要注意的是，规范附录里的附加应力系数和平均附加应力系数的区别：前者是计算某一点处的附加应力的，后者是计算某一段的平均附加应力的，后者用于沉降计算，见规范5.3.5条。由于前者是深度越大越小的，因此同一深度处，前者必然小于后者。2、应力扩散角法该法见地基基础规范5.2.7条，兹不赘述。需要注意其中的Pc取自原始土层，P/Pc即为基底附加应力。需要注意的是这里的Pcz是需要算到0.000的，不是基底，而且针对的是原始土的状态。六、地基净反力的概念基底压力我们知道，其反作用力就是基底反力，基底反力是地基作用在基底上的力，与基底压力等值反向。仅仅由基础顶面标高以上部分传下的荷载所产生的地基反力成为地基净反力，以Pj表示。规范定义见8.2.7条。在进行基础的结构设计时，常需要用到这个概念，因为基础自重及其周围土重所引起的基底反力恰好与其自重相抵消，对基础本身不产生内力。为什么不产生内力？大家可以参照这个帖子的讨论。七、关于基底附加压力与地基净反力基底附加压力FG只p°=pk-Pc=7+丁7U地基净反力F七=才G―丫原d=20k^md-Y原d=（20*%3一丫原）d注意，上面未考虑地下水在基底以上的情况。应该高度重视的是，地基计算时的荷载组合的选取，即规范3.0.4条。仅针对地基附加压力和地基净反力两个概念而言，相关的荷载组合如下：表2荷载组合选取概念用于计算项目何载组合基底附加压力地基承载力计算中的软弱下卧层的承载力计算标准组合地基变形计算中的分层总和法计