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第五?/p>
土体中的应力计算
第一?/p>
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?/p>
层直接支承建筑物的称天然地基?/p>
软弱土层经加固后支承建筑物的称人工地基,
而与地基?/p>
接触的建筑物底部称为基础?/p>
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?/p>
形问题?/p>
如果地基内部所产生的应力在土的强度所允许的范围内?/p>
那么土体是稳定的?/p>
反之?/p>
土体就要发生破坏?/p>
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?/p>
地基?/p>
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?/p>
用下?/p>
在漫长的地质历史上已压缩稳定?/p>
不再引起土的变形
(新沉积土或近期人工充填土除
外)
?/p>
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?/p>
基失去稳定和产生变形的主要原因?/p>
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?/p>
一、应力~应变关系的假?/p>
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?/p>
成线弹性体?/p>
即假定其应力与应变呈线性关系,
服从广义虎克定律?/p>
从而可直接应用弹性理
论得出应力的解析解?/p>
1
、关于连续介质问?/p>
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?/p>
连续介质?/p>
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?/p>
的应力?/p>
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?/p>
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?/p>
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?/p>
3
、关于均质、等向问?/p>
理想弹性体应是均质的各向同性体?/p>
而天然地基往往是由成层土组成,为非均质各向异性体?/p>
为此进行假设,天然地基作为均质的各向同性体?/p>
二、地基中的几种应力状?/p>
计算地基应力时,一般将地基当作半无限空间弹性体来考虑;即把地基看作是一个具
有水平界面、深度和广度都无限大的空间弹性体?/p>
(见教材
P66
?/p>
3
?/p>
2
?/p>
常见的地基中的应力状态有如下三种?/p>
1
、三维应力状?/p>
荷载作用下,
地基中的应力状态均属三维应力状态?/p>
每一点的应力都是
x
?/p>
y
?/p>
z
的函数,
每一点的应力状态都?/p>
9
个应力分量?/p>
zx
xz
zy
yz
yx
xy
zz
yy
xx
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,
,
,
,
,
,
,写成矩阵形