自重应力说起,如何深刻理解一个基本概念

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自重应力说起,如何深刻理解一个基本概念

结构注考通第638篇文章

所谓成也萧何败也萧何

注册结构中的地基基础部分

相比以计算量大著称的混凝土结构

以及连图都难以看懂的钢结构

一般计算量不大

说简单也简单

但是

如果对基本概念理解不透

丢分也是秒秒钟的事

比如大家认为最简单的自重应力

要想达到深刻理解

也并不是那么容易的

自 重 应 力

自重应力

指由于土体自身的重量而产生的应力

水平面上无限延展的半无限体地基

对于地下水位以下的土体

《地基基础》和《桩基础》规范中规定

重度取有效重度,也称为浮重度

浮重度=饱和重度-水的重度

图1

为什么地下水位以下取浮重度

浮重度到底是个什么概念呢?

我们可以通过下面两种不同途径

来深入理解其具体涵义

第一种:有效应力原理

有效应力原理包含两个内容

对于图1所示的情况

由此看出

地下水位以下取浮重度

本质上意味着

我们算出的自重应力就是有效应力

而土的变形和强度恰恰只跟有效应力有关

第二种:初中物理

我们用初中物理所学知识

对浸没在水中的一个物体进行受力分析

如下图所示

水平方向水压力是平衡的

列竖向力的方程

向下的净竖向力=

上式意味着如果采用浮重度进行计算

实质上已经考虑了水压力的作用

用浮重度计算出来的是向下的净竖向力

动 笔 练 习

来个简单的自重应力计算练习一下

地下水位以下用浮重度

很容易即可得出土层自重应力的分布

如下图所示

在上题基础上稍稍改一下

将最下面的粘土层改成不透水粘土

重度仍然不变

则此时的自重应力分布还是一样吗?

地下水位以下的土体仍然取浮重度吗?

为正确求解上题

采用有效应力原理是简单且聪明的做法

第一步:计算总应力

总应力即作用在土体上的单位面积总竖向力

地下水位以下取饱和重度

总应力分布如下所示

第二步:计算孔隙水压力

由于最下面为不透水粘土

孔隙水压力传递不下来

所以该层的孔隙水压力为0

孔隙水压力分布为

第三步:计算有效应力

有效应力=总应力-孔隙水压力

有效应力分布为

只是将粘土改成不透水粘土

自重应力分布就有这么大的差别

到这里

是不是感叹

看似一个简单的概念

要达到深刻理解也是real不容易

不过,别害怕

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