对一般天然地基,由自重应力引起的变形已经在地质时期压缩稳定。地基变形和基础沉降的主要原因:附加应力。
附加应力计算的基本假定:地基土是连续、均质、各向同性的完全弹性体,依据弹性理论计算。
1. 竖直集中荷载下的附加应力
法国数学家布辛内斯克1885年推出了该问题的理论解,包括六个应力分量和三个方向位移的表达式。
竖向附加应力
K 为集中力作用下的应力分布系数
当地基表面作用有几个集中力时,可分别算出各集中力在地基中引起的附加应力,然后根据弹性力学的应力叠加原理求出附加应力的总和。
实际工程中,当基础底面形状不规则或荷载分布较复杂时,可将基底分为若干个小面积,把小面积上的荷载当成集中荷载,然后利用上述公式计算附加应力。
2. 水平集中荷载作用下的附加应力
学者西罗提(Cerruti V)应用弹性理论解出这一课题。
竖向附加应力
3. 矩形面积分布荷载下的附加应力
1)竖直均布荷载
设地基表面有一矩形面积,宽度为B,长度为L,其上作用着竖直均布荷载,荷载强度为p,确定地基内各点的附加应力时,先求出矩形面积角点下的应力,再利用“角点法”求任意点下的应力。
(1)角点下的应力
地基内各角点下的附加应力,是指图中O、A、C、D四个角点下任意深度的应力。只要深度相同,则四个角点下的应力相同。将坐标原点取在角点O上,在荷载面积内任取微分面积dA=dx?dy ,并将其上作用的荷载以dP代替,则dP=p?dA=p?dx?dy,则该集中力在角点O以下深度z处M点所引起的竖直向附加应力为
Ks为竖直均布荷载角点下的应力分布系数
m=L/B,n=z/B
(2)任意点下的应力
利用角点下的应力计算公式和应力叠加原理,可推求地基中任意点的附加应力,这一方法称为角点法。利用角点法求矩形范围以内或以外任意点M下的竖向附加应力时,通过M点做平行于矩形两边的辅助线,使M点成为几个小矩形的共角点,利用应力叠加原理,即可求得M点的附加应力。
若M点在矩形内,则M点以下任意深度Z处的附加应力为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个小基底对M点所产生的附加应力之和,即
若M点在矩形以外,则Mˊ点以下任意深度z处的附加应力为四个基底(Mˊhbe,Mˊfce,Mˊhag,Mˊfdg)对Mˊ点所产生的附加应力的代数和,即
图3-14 用角点法求M'点以下的附加应力
2)竖直三角形荷载
Kt为竖直三角形荷载角点下的应力分布系数
m=L/B,n=z/B
注意:B?是沿三角形荷载变化方向的矩形边长,不一定是矩形的短边。
3)水平均布荷载
学者西罗提(Cerruti V)应用弹性理论解出这一课题。当矩形面积上作用有水平均布荷载Ph时,角点下任意深度z处的竖向附加应力为:
式中:Kh——矩形面积作用水平均布荷载时角点下的应力系数,可从表3-5中查得。
,m=L/B,n=Z/B,这里B为平行于水平荷载用方向的边长,L/em<>为垂直于水平荷载作用方向的边长。当计算点在水平均布荷载作用方向的终止端以下时取“+”号;当计算点在水平均布荷载作用方向的起始端以下时取“-”号。当计算点在荷载面积范围内(或外)任意位置时,同样可以利用“角点法”和叠加原理进行计算
4. 条形面积分布荷载下的附加应力
1)竖直均布线荷载
在地表无限长直线上,作用竖直均布线荷载,求地基中任意点M的附加应力。弗拉曼解答。
2)条形面积竖直均布荷载
根据弗拉曼解答,在宽度B上积分可得到竖直均布荷载下地基内任意点M的附加应力。
注意:条形面积下的附加应力计算与坐标相关
3)条形面积上其它分布荷载
条形面积竖直三角形分布荷载
条形面积竖直三角形分布荷载
5. 圆形面积竖直均布荷载时中心点下的附加应力
K0是应力分布系数,是r和z的函数。
如图所示,矩形面积受竖直均布荷载,求荷载面积上角点A、边点E、中心点O以及荷载面积外G点等各点深度z=1m处的附加应力。
【解】:
(1) A点下的应力。因为A点是矩形ABCD的角点,并且m=L/B=2/1=2;n=Z/B=1/1=1,查表3-3得Ks=0.1999,故
(2) E点下的应力。通过E点将矩形荷载面积分成两个相等矩形AEID和EBCI,且两个矩形在E点下的应力相等,E点下的应力是这两个矩形对E点应力的叠加。对AEID,m=L/B=1,n=Z/B=1,查表3-3得Ks=0.1732,故
(3) O点下的应力
通过O点将原矩形分割成四个相等的矩形AEOJ、JOID、EBKO和OKCI,且四个矩形在O点下的应力相等,O点下的应力是四个矩形在O点的叠加。对AEOJ,m=L/B=1/0.3=2,n=Z/B=1/0.3=2,查表3-3得Ks=0.1202,故
(4) G点下的应力通过G点作矩形AGHD和BGHC,角点应力形AGHD和BGHC,角点应力系数分别设为Ks1和Ks2。
对AGHD,m=L/B=2.3/1=2.3,n=Z/B=1/1=1,查表得Ks1=0.2013。
对BGHC,m>=L/B=1/0.3=2,n=Z/B=1/0.3=2,查表得Ks2=0.1202。
某地区滴灌工程设计平面布置图、轮灌制度图、节点压力计算图、节点连接大样图
知识点:附加压力计算
0人已收藏
0人已打赏
2人已点赞
全部回复(0)
主题
回复
道路工程
15.09 万条内容 · 687 人订阅
阅读下一篇
1.基底压力的概念 基础底面传递给地基表面的压力称为基底接触压力,有时也简称基底压力。 基底压力既是计算地基中附加应力的外荷载,也是计算基础结构内力的外荷载,上部结构自重及荷载通过基础传到地基中。 2.基底压力的影响因素及基底压力的分布 基底压力是地基和基础在上部荷载作用下相互作用的结果,其大小和分布受荷载条件、基础条件和地基条件的影响。 图3-5 基地压力的影响因素