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竖向集中力作用时的地基附加应力

发布于:2022-09-22 13:31:22 来自:建筑结构/地基基础 [复制转发]
在地基表面作用有竖向集中荷载P时,在地基内任意一点M(r,, z)的应力分量及位移分量由法国数学家布辛奈斯克(J.Boussinesq)1885年用弹性理论求解得出,它是求解地基中附加应力的基本公式。

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图片
↑竖向集中荷载作用下的应力
 
由弹性理论求出的直角坐标表达式为:
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图片

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极坐标表达式:   图片

式中:

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在集中荷载p的作用下,其径向位移和竖向位移分别按下列公式计算
 

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    在地基表面上任一点(z=0)的竖向位移为:   

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  式中:
——作用在坐标原点O点的竖向集中荷载;
——M点的深度;
——M点与集中荷载作用线之间的距离;
——M点与坐标原点的距离;
μ——土的泊松比。
 
对于土力学来说,竖向附加应力是使地基土产生压缩变形的原因。 由公式可知竖向附加应力与地基土的性质(E,μ)无关。为了计算方便,可令
 

图片

   则公式变成      
  图片

式中α称为集中荷载作用下的地基竖向附加应力系数,简称集中应力系数,其数值可按r/z值由表查得。


 集中荷载下竖向附加应力系数↓

r/z

α

r/z

α

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.10

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

0.16

0.17

0.18

0.19

0.20

0.21

0.22

0.23

0.24

0.25

0.26

0.27

0.28

0.29

0.30

0.31

0.32

0.33

0.34

0.35

0.36

0.37

0.38

0.39

0.4775

0.4773

0.4770

0.4764

0.4756

0.4745

0.4732

0.4717

0.4699

0.4679

0.4657

0.4633

0.4607

0.4579

0.4548

0.4516

0.4482

0.4446

0.4409

0.4370

0.4329

0.4286

0.4242

0.4197

0.4151

0.4103

0.4054

0.4004

0.3954

0.3902

0.3849

0.3796

0.3742

0.3687

0.3632

0.3577

0.3521

0.3465

0.3408

0.3351

0.40

0.41

0.42

0.43

0.44

0.45

0.46

0.47

0.48

0.49

0.50

0.51

0.52

0.53

0.54

0.55

0.56

0.57

0.58

0.59

0.60

0.61

0.62

0.63

0.64

0.65

0.66

0.67

0.68

0.69

0.70

0.71

0.72

0.73

0.74

0.75

0.76

0.77

0.78

0.79

0.3294

0.3238

0.3183

0.3124

0.3068

0.3011

0.2955

0.2899

0.2843

0.2788

0.2733

0.2679

0.2625

0.2571

0.2518

0.2466

0.2414

0.2363

0.2313

0.2263

0.2214

0.2165

0.2117

0.2070

0.2024

0.1998

0.1934

0.1889

0.1846

0.1804

0.1762

0.1721

0.1681

0.1641

0.1603

0.1565

0.1527

0.1491

0.1455

0.1420


 

集中荷载下竖向附加应力系数↓

r/z

α

r/z

α

r/z

α

0.80

0.81

0.82

0.83

0.84

0.85

0.86

0.87

0.88

0.89

0.90

0.91

0.92

0.93

0.94

0.95

0.96

0.97

0.98

0.99

1.00

1.01

1.02

1.03

1.04

1.05

1.06

1.07

1.08

1.09

1.10

1.11

1.12

1.13

1.14

1.15

1.16

1.17

1.18

1.19

0.1386

0.1353

0.1320

0.1288

0.1257

0.1226

0.1196

0.1166

0.1138

0.1110

0.1083

0.1057

0.1031

0.1005

0.0981

0.0956

0.0933

0.0910

0.0887

0.0865

0.0844

0.0823

0.0803

0.0783

0.0764

0.0744

0.0727

0.0709

0.0691

0.0674

0.0658

0.0641

0.0626

0.0610

0.0595

0.0581

0.0567

0.0553

0.0359

0.0526

1.20

1.21

1.22

1.23

1.24

1.25

1.26

1.27

1.28

1.29

1.30

1.31

1.32

1.33

1.34

1.35

1.36

1.37

1.38

1.39

1.40

1.41

1.42

1.43

1.44

1.45

1.46

1.47

1.48

1.49

1.50

1.51

1.52

1.53

1.54

1.55

1.56

1.57

1.58

1.59

0.0513

0.0501

0.0489

0.0477

0.0466

0.0454

0.0443

0.0433

0.0422

0.0412

0.0402

0.0393

0.0384

0.0374

0.0365

0.0357

0.0348

0.0340

0.0332

0.0324

0.0317

0.0309

0.0302

0.0295

0.0288

0.0282

0.0275

0.0269

0.0263

0.0257

0.0251

0.0245

0.0240

0.0234

0.0229

0.0224

0.0219

0.0214

0.0209

0.0204

1.60

1.61

1.62

1.63

1.64

1.65

1.66

1.67

1.68

1.69

1.70

1.72

1.74

1.76

1.78

1.80

1.82

1.84

1.86

1.88

1.90

1.92

1.94

1.96

1.98

2.00

2.10

2.20

2.30

2.40

2.50

2.60

2.70

2.80

2.90

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

0.0200

0.0195

0.0191

0.0187

0.0183

0.0179

0.0175

0.0171

0.0167

0.0163

0.0160

0.0153

0.0147

0.0141

0.0135

0.0129

0.0124

0.0119

0.0114

0.0109

0.0105

0.0101

0.0097

0.0093

0.0089

0.0085

0.0070

0.0058

0.0048

0.0040

0.0034

0.0029

0.0024

0.0021

0.0017

0.0015

0.0007

0.0004

0.0002

0.0001


竖直向集中力作用下地基中的附加应力是轴对称的空间问题,通过算例分析,可知地基土中附加应力分布的特征如下:

图片

1)在集中力作用线上,附加应力随着深度z的增加而递减;

2)当离集中力作用线某一距离r时,在地表处的附加应力=0,随着深度的增加,附加应力逐渐递增,但到一定深度后,附加应力又随着深度z的增加而减小。

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。

 



离地表愈深,应力分布范围愈大,在同一铅直线上的附加应力随深度的增加而减小。如果在空间将相同的点连接起来形成曲面,就可以得到如图所示的等值线,其空间曲面的形状如泡状,所以也称为应力泡。

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当地基表面作用有几个集中力时,可以分别算出各集中力在地基中引起的附加应力,然后根据弹性体应力叠加原理求出地基的附加应力的总和。

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在实际工程应用中,当基础底面形状不规则或荷载分布较复杂时,可将基底划分为若干个小面积,把小面积上的荷载当成集中力,分别求出各集中力对该点所引起的附加应力,然后进行叠加,即:

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在工程实践中,是没有完全的集中力的,均为分布荷载。但当计算点的值远大于分布荷载边界最大尺寸时,可将分布荷载用一集中力代替来计算竖向附加应力。据研究表明,如果小面积的最大边长小于计算应力点深度的1/3,用此法所得的应力值与正确应力值相比,误差不超过5%。

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知识点:地基附加应力

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这个家伙什么也没有留下。。。

地基基础

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