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自重应力和附加应力的区别

1. 自重应力:地基土的 “天然压力”

怎么产生的? 

比如一块空地(没盖任何东西),地面以下的土,每一层都要承受 “上方所有土的重量”。

就像叠积木,最下面的积木要扛上面所有积木的重量

地下某深度的自重应力,就是从地面到这个深度,所有土的重量加起来,均匀压在这一层土上。

举个例子:假设土的平均密度是 1.8g/cm³(普通黏土),地下 5m 处的自重应力,就是 “5m×1.8g/cm³× 重力加速度”,大概等于 88kPa(可以理解为每平方米要扛 8.8 吨的重量)。

对工程有啥影响?

自重应力是地基的 “基准压力”,决定了土的 “天然状态”:

如果地基土在自重应力下已经 “稳定”(比如沉积了很多年的老土),不会因为自重再变形;

但如果是 “新填的土”(比如工地刚堆的填土),自重应力还没完全发挥作用,土会慢慢压缩沉降(比如新填的路基,几年后会变矮一点),这就是 “自重固结沉降”。

2. 附加应力:建筑给地基的 “额外压力”

怎么产生的?

当在空地上盖房子,房子的重量(包括墙体、楼板、家具甚至人)会通过基础(比如桩基础、条形基础)传递到地下土中,这个 “传递下去的重量” 就是附加应力

举个例子:一栋 6 层住宅楼,通过条形基础把重量传递到地下,地面处的附加应力可能是 100kPa(每平方米额外扛 10 吨),但传递到地下 5m 处,附加应力会分散到更大范围,可能只剩 50kPa;到地下 10m 处,可能只剩 20kPa

就像你踩在海绵上,脚对海绵的压力会往下扩散,越往下,压力覆盖的面积越大,单位面积的压力就越小。

对工程有啥影响?

附加应力是导致 “建筑沉降” 的核心原因:

地基土在附加应力作用下,会被进一步压缩(比如软土会被压得更扁),导致房子下沉;

附加应力越大、土的压缩性越高(比如淤泥),房子沉降就越大;

如果附加应力分布不均匀(比如房子一边重一边轻),还会导致房子 “倾斜”(比如某栋楼一边沉了 10cm,另一边沉了 5cm,就会歪)。

总应力 = 自重应力 + 附加应力

地基土实际承受的总负担,必须小于土的 “抗剪强度”(不然会垮),同时总应力产生的压缩量,必须在建筑允许的沉降范围内(不然会裂)。

设计时要 “分开算”

先算自重应力,判断地基土是否已经 “天然稳定”(比如新填土要先等它完成自重沉降,再盖房子);

再算附加应力,根据附加应力的大小和分布,选合适的基础类型(比如附加应力大,就用桩基础把力传到硬土层;附加应力小,用浅基础就行),并计算房子会沉多少,确保安全。

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