土力学有效压力计算公式(每天一点土力学)
建筑物荷载通过基础传给地基,基础底面传给地基的单位面积上的压力称为基底压力,或称接触压力。 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。因此,在计算地基中的附加应力及设计基础结构时,都必须研究基底压力的分布规律和计算方法。
基底压力的分布规律基底压力分布涉及上部结构、基础和地基土的共同作用,是一个十分复杂的问题,但在简化分析中一般将其看作是弹性理论中的接触压力问题。 试验和研究证明,基底压力分布与基础刚度、形状、尺寸、埋置深度、土的性质及荷载大小等许多因素有关。 在理论分析中要综合考虑所有因素非常困难。 目前在弹性理论分析中,主要研究不同刚度的基础在弹性半空间体表面的接触压力分布问题。
如果基础的抗弯刚度 EI =0,这种基础相当于绝对柔性基础,好像放置于地基上的柔性薄膜,能随地基发生相同的变形,则基底压力分布与作用于基础上的荷载分布相同,如图(a)所示;
实际工程中可以把柔性较大(刚度较小)能适应地基变形的基础看成柔性基础,如土坝或路堤,可近似认为其本身不传递剪力,自身重力引起的基底压力分布服从温克尔假定,基底压力与该点的地基竖向变形成正比,故其分布与荷载分布相同,如图(b)所示。
对于一些刚度很大 EI→∞,不能适应地基变形的基础可视为刚性基础。 刚性基础的基底压力分布随上部荷载的大小、基础的埋深和土的性质而异,建筑工程中的墩式基础、箱形基础,水利工程中的水闸基础、混凝土坝等可看做刚性基础,此类基础受中心荷载作用,若建造于砂土地基上,由于砂土地基没有黏聚力,其基底压力是中间大而边缘等于零,类似于抛物线分布,如图(a)所示;
若建造于黏性土地基上,由于黏性土具有黏聚力,基础边缘土体能承受一定的压力,荷载较小时基底压力分布中间小,边缘大,呈马鞍形分布;而当荷载逐渐增大并超过粒间的黏结强度后,基底压力重新分布,向中间集中,当荷载达到使地基产生破坏的极限荷载时,基底压力转为抛物线分布,如图 b)所示
工程中许多基础的刚度处于刚性和柔性之间,称为弹性基础。 对于有限刚度基础底面的压力分布,可根据基础的实际刚度及土的性质,用弹性地基上梁和板的方法或数值方法进行计算。
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