题目
均布荷载P0=100kPa,荷载面积为2m×1m,如题图所示,求荷载面积上角点A、边点E、中心点O,以及荷载面积以外F、G各点下z=1m处的附加应力,并利用计算结果说明附加应力的扩散作用。 I q=100kPa-|||-刀 -------|||-J-|||-K-|||-1m --|||-A B-|||-2m 1m
均布荷载P0=100kPa,荷载面积为2m×1m,如题图所示,求荷载面积上角点A、边点E、中心点O,以及荷载面积以外F、G各点下z=1m处的附加应力,并利用计算结果说明附加应力的扩散作用。


题目解答
答案
(1)求A点下的应力
A点是矩形荷载ABCD的角点,且l/b=2,z/b=1,得
αc=0.200
所以
σzA=αcP0=20kPa
(2)求E点下的应力
通过E点将矩形荷载面积分为2个相等矩形EIDA和EBCI,求OJAE的角点应力系数αc。由于l/b=1,z/b=1,得
αc=0.175
所以
σzE=2αcP0=35kPa
(3)求O点下的应力
通过O点将矩形荷载面积分为4个相等的矩形OJAE、OIDJ、OKCI并利OE-BK,求OJAE的角点应力系数αc。由于l/b=2,z/b=2,得
αc=0.120
所以
σz0=4αcP0=48kPa
(4)求F点下的应力
通过F点作矩形FJAG、FHDJ、FKBG和FHCK。
设αcⅠ为矩形FOAJ和FJDH的角点应力系数,αcⅡ为矩形FKBG和FHCK的角点应力系数,求αcⅠ和αcⅡ。
求αcⅠ:
由于l/b=5,z/b=2,查表得
αcⅠ=0.136
求αcⅡ:
由于l/b=1,z/b=2,得
αcⅡ=0.084
所以
σzF=2(αcⅠ-αcⅡ)p0=10.4kPa
(5)求G点下的应力
通过G点作矩形GHDA和GHCB。设αcⅢ为矩形GHDA的角点应力系数,αcⅣ为矩形GHCB的角点应力系数,求αcⅢ和αcⅣ。
求αcⅢ:
由于l/b=2.5,z/b=1,得
αcⅢ=0.202
求αcⅣ:
由于l/b=2,z/b=2,得
αcⅣ=0.120
所以
σ2G=(αcⅢ-αcⅣ)p0=8.2kPa
将计算结果绘成题图24、题图25,从图中可以看出,在矩形面积受均布荷载作用时,不仅在受荷面垂直下方的范围内产生附加应力,而且在荷载面积以外的土中也产生附加应力。另外,在地基中同一深度处,离矩形荷载面积中线越远的点,其σz值越小;矩形荷载面积中点处σz值最大。
A点是矩形荷载ABCD的角点,且l/b=2,z/b=1,得
αc=0.200
所以
σzA=αcP0=20kPa
(2)求E点下的应力
通过E点将矩形荷载面积分为2个相等矩形EIDA和EBCI,求OJAE的角点应力系数αc。由于l/b=1,z/b=1,得
αc=0.175
所以
σzE=2αcP0=35kPa
(3)求O点下的应力
通过O点将矩形荷载面积分为4个相等的矩形OJAE、OIDJ、OKCI并利OE-BK,求OJAE的角点应力系数αc。由于l/b=2,z/b=2,得
αc=0.120
所以
σz0=4αcP0=48kPa
(4)求F点下的应力
通过F点作矩形FJAG、FHDJ、FKBG和FHCK。
设αcⅠ为矩形FOAJ和FJDH的角点应力系数,αcⅡ为矩形FKBG和FHCK的角点应力系数,求αcⅠ和αcⅡ。
求αcⅠ:
由于l/b=5,z/b=2,查表得
αcⅠ=0.136
求αcⅡ:
由于l/b=1,z/b=2,得
αcⅡ=0.084
所以
σzF=2(αcⅠ-αcⅡ)p0=10.4kPa
(5)求G点下的应力
通过G点作矩形GHDA和GHCB。设αcⅢ为矩形GHDA的角点应力系数,αcⅣ为矩形GHCB的角点应力系数,求αcⅢ和αcⅣ。
求αcⅢ:
由于l/b=2.5,z/b=1,得
αcⅢ=0.202
求αcⅣ:
由于l/b=2,z/b=2,得
αcⅣ=0.120
所以
σ2G=(αcⅢ-αcⅣ)p0=8.2kPa
将计算结果绘成题图24、题图25,从图中可以看出,在矩形面积受均布荷载作用时,不仅在受荷面垂直下方的范围内产生附加应力,而且在荷载面积以外的土中也产生附加应力。另外,在地基中同一深度处,离矩形荷载面积中线越远的点,其σz值越小;矩形荷载面积中点处σz值最大。