基底压力与基底附加压力共24页文档
第三章基底接触压力与附加应力
水不能承受剪应力，因此孔隙水压 力对土体的抗剪强度没有任何贡献。
总结：
孔隙水压力对土体的变形和强
度没有直接影响，称为中性应 力.
孔隙水压 力的作用 有效应力 的作用 讨论
会引起土颗粒移动，也会使土 颗粒抵抗剪切、错动作用。
总结：
影响土体的强度和变形。
有效应力原理的讨论
17.2 17kN / m
3
H=50kN
0.8m
17.7 19kN / m3
1.2m
3.2m
地基中起建筑物沉 降的主要原因
• 集中荷载作用下的附加应力 基本解
• 矩形分布荷载作用下的附加应力
• 条形分布荷载作用下的附加应力 • 影响应力分布的因素
附加应力是 引起土体压 缩变形的主 要外因
土体的自重应力
无地下水时自重应力的计算： 竖直向自重应力：地基中Z深度处的竖直向自重应力等 于单位面积上Z深度范围内的土柱重量。
• 均质地基：
cz z
土体的自重应力
无地下水时自重应力的计算：
• 成层地基：
cz i zi m zi
A AS A w
P
sv
uA w
P A
sv
Aw u A
a
a
1 有效应力σ
'u
饱和土有效应力原理
有效应力原理的讨论
孔隙水压 力的作用 有效应力 的作用 讨论 它在各个方向相等，使土颗粒本身 受到等向压力，因此不会使土颗粒 移动；由于颗粒本身不可压缩，故 孔隙水压力也不会使土体产生压缩 变形.
y
3dF z 3 3 p0 z 3 d z dxdy 5 5 2 R 2 R
土的自重应力基底压力和地基附加应力
正应力x、y、z ：
x
3P 2
x2z
R5
1 2 3
R2 Rz z2 R3(R z)
x2(2R z)
R3
(R
z)2
y
3P 2
y2z R5
1 2 3
R2 Rz z 2 R3(R z)
y2 (2R z)
R
3
(
R
z
)
2
z
3P
2
z3 R5
3P
2R2
cos3
x、y、z — 分别平行于x、y、z座标轴的正应力；
基底平均附加压力 (kPa)按下式计算 ：
p0 p c p 0d
p — 基底平均压力设计值(kPa)
c — 土中基底处自重应力
§4.3 地基中的附加应力
附加应力是由于修建建筑物以后在地基内新增加 的应力。
附加应力是使地基发生变形，引起建筑物沉降。
§4.3 地基中的附加应力
假定地基土是连续、均质、各向同性的半无限空 间弹性体，在深度和水平方向上都是无限延伸的。
二、均布矩形荷载下的地基附加应力：
均布矩形荷载角点下
的附加应力z：
角点下的地基附加应力：
d z
3
2
x2
p0 z3 y2 z2
5/2
dxdy
z
d z
A
3 p0 z 3
2
lb 00
x2
1 y2
z2
5 2
dxdy
p0
lbz l 2 b2 2z2
arctan
lb
2 l2 z2 b2 z2 l2 b2 z2
中，竖向正应力z具有特别重要的意义，它是
，
简述基底压力,地基反力,基底附加压力以及地基附加应力的概念
简述基底压力,地基反力,基底附加压力以及地基附加应力的概念1. 基底压力基底压力是指在地层上垂直方向上施加的压力，它是由地层内部的土压力、水压力以及地表重力作用产生的。
基底压力是地层稳定性的重要因素，它可以影响地层的结构及强度，并影响地层的变形形态。
基底压力可以通过地层的反力来衡量，反力的大小取决于地层的强度和地层的厚度。
2. 地基反力地基反力是指地基受力时所产生的反力。
它是由地基内部的弹性变形和地基表面的摩擦力组成的，可以给建筑物提供支撑力，从而使建筑物稳定。
地基反力的大小取决于地基的结构、地层结构以及地基内部的材料性质。
地基反力可以通过改变地基的结构、地层结构或者改变地基内部的材料性质来改变。
3. 基底附加压力基底附加压力是指在地基受力的情况下，由于自重、水力压力、地下水压力、颗粒压力、温度变化等因素产生的额外压力。
它与地基反力的作用方向相反，在地基受力的情况下，基底附加压力会使地基受到更大的压力，从而增加地基的受力程度。
此外，基底附加压力也会影响地基的塑性变形，如果基底附加压力过大，会使地基发生塑性变形，从而导致建筑物出现倾斜、破坏等现象。
4. 地基附加应力地基附加应力是指地基在受到外力作用时产生的应力，它是基底压力和地基反力的综合作用结果。
当外力作用在地基上时，地基的应力分布会发生变化，从而产生地基附加应力。
这种应力可以是拉应力，也可以是压应力，取决于外力的方向和大小。
地基附加应力可以帮助工程师了解地基在受到外力时的变化情况，从而更好地设计工程结构，减少地基破坏的可能性。
土力学第四章-基底压力
矩形基础基底压力计算-1
• 铅直中心荷载基底压力： 基底压力按整个基底面积均匀分布计算：
GP p (kPa ) A
• 分布形式： 铅直中心荷载作用下， 矩形基础的基底压力沿整个基底面积成矩形均匀分布， 这种基底压力分布形式称为铅直均布荷载。
矩形基础基底压力计算-2
• 铅直偏心荷载：
p
• 分布形式：
两种基础基底压力比较
• 相同： 1） 矩形基础和条形基础在不同荷载类型作用下的基底压力计算 公式的形式相同， 2）基底压力的分布类型也相同，都包括3种形式： 铅直均布荷载、铅直三角形荷载和水平均布荷载 • 不同： 1）矩形基础用整个基底面积计算， 2）条形基础用单位长度的基底面积即基础宽度计算。
3）只要将矩形基础公式中的基底面积换为基础宽即可。
基底压力
• 地基： 指地层由于承受建筑物全部荷载而产生应力和变形的那部分土体。 • 地基分类： 天然地基、人工地基 • 基础： 指承受并传递上部建筑物重量，在地下扩大的结构部分。 • 基底压力： 指外加荷载通过基础传到基础底面和地基表面之间单位面积上的压力。 • 基底压力与基础类型、荷载作用类型以及基础的刚、土性等因素有关。 其分布形式很复杂，但一般简化为直线考虑。
引起的基底压力按第二种情况计算； • 水平荷载：
引起的基底压力成均匀分布，称为水平均布荷载。
Ph P sin ph B B
条形基础的三种基底压力
条形基础在外荷载作用下，其基底压力有三种分布形式： • 铅直均布荷载：
沿整个基底面积均匀分布，成矩形分布。
• 铅直三角形荷载： 沿整个基底面积成三角形分布，成三角形分布。 • 水平均布荷载： 沿整个基底面积水平均匀分布，成矩形分布。
基底附加压力
1基底附加压力
1基底附加压力：一般建筑物都埋于地表以下，建筑物建成后作用于基底上的平均压力减去基底原先存在于土中的自重应力才是新增加的压力，此压力称为基底附加压力。
2超静水压力：由外荷载引起的孔隙水压力。
3管涌：在渗透水流作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动，以致流失；随着土的孔隙不断增大，渗透流速不断增加，较粗的颗粒也相继被水流带走，最终导致土体内形成贯通的渗流管道。
4地基极限承载力：指地基即将破坏时作用在基底上的压力。
5最佳含水量：在一定压实功作用下，使土最容易压实，并能达到最大干密度时的含水量。
6基底压力：指基础底面与地基土之间的压力,与地基对基础的反作用力大小相等,方向相反,也称基底反力。
7液限：表示土从塑态转化为液态时的含水量。
8孔压系数：在不排水和不排气的条件下，由外荷栽引起的孔隙水压力增量与应力增量的比值。
1粒径级配：土中各粒组的相对含量就称为土的粒径级配。
2砂土的密实度：通常指单位体积中固体颗粒的含量.3固结度:超静孔隙水压力的消散部分对起始孔隙水压力的比值。
4土的触变性:含水量和密度不变,土因重塑而软化,又因静置而逐渐硬化,强度有所恢复的性质,称为土的触变性.5有效应力:全部竖直向粒间作用力之和对横断面积的比值。
6压缩系数:孔隙比的变化对竖向压应力的变化的比值.7附加应力:由外荷载引起的应力叫附加应力.1前期固结压力：土在历史上受到的最大固结压力（有效应力）。
2管涌：水在砂性土中渗流时，细小颗粒在动水力的作用下，通过粗颗粒形成的孔隙，而被水流带走的现象叫管涌。
3最优含水量：在压实曲线上，峰值干密度所对应的含水量称为最优含水量。
4土的抗剪强度：土体抵抗剪切变形的能力。
5被动土压力：挡土墙在外力作用下向墙背方向移动时，墙挤压土体，墙后土压力逐渐增大，当达到某一位移时，墙后土体开始上隆，滑动楔体内应力处于被动极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力称为被动土压力。
6地基承载力：指地基土承受荷载的能力1不均匀系数：等于，表示土的不均匀程度。
简述基底压力,地基反力,基底附加压力以及地基附加应力的概念
简述基底压力，地基反力，基底附加压力以及地基附加应力的概念
基底压力是指在地基上施加的压力，这种压力可以来自人为的压力，比如沉积、挖掘、氃
整和其他的施加的人为的重力压力。
也可以来自自然环境中的气压和地下水的压力。
此外，还包括室外火山爆发冲击波和地震波中传递的能量，以及冰川沉积、斜坡滑动等力学行为造成的巨大压力。
地基反力是指地基对土粒细胞施加的抗压力。
它由地基表层中细小壁隙空间构成，它们可
以缓冲土壤中因施加压力导致的变形和变化。
在一定范围内，压力越大，抗压力也越大；
当压力超出某个范围时，抗压力就开始急剧减小。
地基反力的大小和特性与地基材料的硬度，抗拉强度，粒度和渗透率有关。
基底附加压力是地基上施加的额外压力，也就是压力超出了地基反力后施加的压力。
它可
能是来自下面的地基材料，也可能是从表层聚集的强大地动挤压压力，从而引起土壤的稳
定性问题。
地基附加应力是基底施加的另一种力，是指地基在抗压力开始急剧下降时，产生另一种力—应力。
它可能由地基面上的偏移，梁的折断，地层被挤压的折痕，地表残余堆积物产生
的张力等构成，
，它们可能导致机械性能问题，如残余变形，断层滑移，改变基底结构，从而影响地基稳
定性。
总之，基底压力，地基反力，基底附加压力和地基附加应力是非常重要的工程力学知识。
它们根据地基材料的性质，以及土壤中施加的压力，对地基稳定性和结构安全程度有着重
要的影响，因此需要仔细分析，更好地保护建筑的安全和稳定性。
第三章基底压力计算
13
基底压力中减去基底标高处原有土的自重应力，剩余 部分才是建造建筑物后新增的应力，即基底附加应力。
建造建筑物之前： p1 =σcz
前
建造建筑物之后： p2 p
后
新增的应力： p0 p2 p1 p cz
3.当z一定时，即在同一水平面上，附加应力随着r的增大而减小。
21
（3）应力泡
地基中的附加应力—空间问题的解及其应用
将半空间内σz相同的点连接起来就得到σz的等值线 ，如下图所示，其型如灯泡，故又称应力泡。
离集中力作用点越远， 附加应力越小。
集中力作用下σz的等值线
22
（4）叠加原理
地基中的附加应力—空间问题的解及其应用
0.5m 0.5m
D
I
P0=100KPa
CH
J
O
KF
A
1.0m
E
1.0m
B
0.5m
G
31
0.5m 0.5m
【解】
D
I
CH
J
O
KF
（1）求A点下1m深处地基附加应力σzA
A
1.0m
E
1.0m
A点是矩形面积ABCD的角点。根据l，b，z的值可得
B
0.5m
E
l／b=2／1=2 z／b=1／1=1
查表2-2得 c =0.1999，所以
n2
1 1 n2
c
p0
c = f(m, n)叫做矩形竖直均布荷载角点下的应力分布系 数。c可从教材P91表3.5.2查得。
ml b nz b
基础各种压力对比
基底压力和基底附加压力.ppt
对于绝对柔性基础（EI=0），基底压力的分布与作用在基础 上的荷载分布完全一致。
计算土路堤、土坝底 部的基底压力分布时， 可认为与土路堤、土 坝的外形轮廓相同 。
5
基底压力和基底附加压力
2、基底压力的分布
刚性基础
对于绝对刚性基础（EI=∞），由于其刚度很大，不能适应 地基土的变形，其基底压力分布将随上部荷载的大小、基础 的埋深和地基土的性质而异 。
圆形刚性基础底面压力分布图
6
基底压力和基底附加压力 3、基底附加压力
使地基产生附加变形的基底压力称为基底附加压力p0。
F 实际情况
基底附加压力在数 值上等于基底压力 扣除基底标高处原 有土体的自重应力
F d
7
基底压力和基底附加压力 3、基底附加压力
基底附加压力
p0 = p - g0 d
自重应力
基底压力呈梯形分布时， 基底附加压力
p0 m a x p0 m in
=
pm a x pm in
-
g
0d
8
土中应力计算
基底压力和基底附加压力
单位：石家庄铁道大学 主讲人：熊保林副教授
1
基底压力和基底附加压力 1、基底压力
基础底面处单位面积土体所受到的压力，即基底压力，又称 接触压力，它是建筑物荷载通过基础传给地基的压力。
F
基础
G
地基
2
基底压力和基底附加压力 1、基底压力
建筑物荷载通过基础传递给地基的压力称为基底压力，与 此相对应的地基土对基础底面的反作用力称为地基反力。
F
基础
基底压
G力
基础
p
地基
地基反 力
3
基底压力和基底附加压力 1、基底压力的定义
基底平均压力和基底附加压力
基底平均压力和基底附加压力
基底平均压力和基底附加压力是流体动力学中的重要概念，它们是流体的压力表现形式。
基底平均压力是流体在基底处的力的均值，反映流体的总压力；而基底附加压力是基底平均压力与流体的实际压力之间的差值，反映流体的局部压力。
基底平均压力可以通过流体的总压力来计算，即流体总压力减去基底附加压力；而基底附加压力可以通过流体的局部压力来计算，即流体实际压力减去基底平均压力。
基底平均压力和基底附加压力在流体动力学中有着重要的意义，它们可以帮助我们更好地理解流体的压力表现形式，进而更好地控制流体的性质，从而更好地利用流体的能量。
基底压力
取室内外平 均埋深计算
G= GAd
p F G A
二、偏心荷载作用下的基底压力
F+G
作用于基础底面 形心上的力矩 M=(F+G)∙e
e e b
l
pmax
pmax F G M
pm in
AW
基础底面的抵 抗矩；矩形截 面W=bl2/6
pmin pmax F G 1 6e
基底压力
基底压力：建筑物上部结构荷载和基础自重通过基础传
递给地基，作用于基础底面传至地基的单位面积压力
F
影响基底压力的因素:基础的形状、大小、刚度，埋置深
度，基础上作用荷载的性质（中心、偏心、倾斜等）及大小、 地基土性质
一、中心荷载作用下的基底压力
若是条形基础， F,G取单位长度 基底面积计算
三、基底附加压力
基底附加压力：作用于地基表面，由于建造建筑物
而新增加的压力称为基底附加压力，即导致地基中产 生附加应力的那部分基底压力
F
实际情况
F
d
基底附加压力在数 值上等于基底压力 扣除基底标高处原 有土体的自重应力
pm in
bl l
讨论：
pmax F G 1 6e
pm in
bl l
当e<l/6时，pmax，pmin>0，基底压力呈梯形分布 当e=l/6时，pmax>0，pmin=0，基底压力呈三角形分布 当e>l/6时，pmax>0，pmin<0，基底出现拉应力，基底压力重分布
pmax e<l/6
pmin pmax
pmin=0
pmax
pmin<0 基底压力重分布