《土的承载力》PPT课件.ppt

第八章 地基承载力,本章重点,地基破坏模式 地基承载力 Bearing Capacity of Foundation Soil 地基承载力特征值,2、如何满足地基设计的条件？,承载力？ 变形？ 3、确定承载力的三种方法 载荷试验 理论公式计算 经验方法（规范表格法）,第一节 概述,1、地基承载力的概念,建筑物地基设计的基本要求,1）稳定要求：荷载小于承载力（抗力） p pu /Fs =f 2）变形要求：变形小于设计允许值 S S （1）沉降量 （2）沉降差 （3）倾斜 （4）局部倾斜,载荷试验成果,pcr,pu,S,荷载沉降曲线,p,第二节 地基破坏的形式,一、竖直荷载下地基破坏的形式 整体破坏 密实砂土，坚硬粘土，浅埋 局部剪切破坏 土质较软 冲剪破坏 软粘土，深埋 液化 饱和松砂 二、竖直和水平荷载下地基破坏形式 表面滑动 水平力大 深层滑动 竖直荷载大,地基土可能的滑动方向,某建筑地基 整体破坏,一、荷载沉降曲线、临塑荷载、极限荷载,pcr,pu,pcr pu,临塑荷载,连续滑动面 和极限荷载,塑性区发展 和临界荷载,第三节 临塑荷载 临界荷载 极限荷载,允许地基中有一定的塑性区，作为设计承载力 -地基中塑性区的发展,地基土中某一点应力状态： ， 极限平衡应力状态（塑性区）,塑性区边界方程,塑性区的最大深度Zmax,对应Zmax=0临塑荷载； 对应Zmax=B/4，B/3临界荷载。 Pcr p1/4, p1/3=NB /2+Nq d+Ncc （对于三个荷载，三个系数不同。）,各种临界荷载的承载力系数,Nq Nc N Pcr 1+ /ctg - /2+) (1-Nq )ctg 0 p1/4 1+ /ctg - /2+) (1-Nq )ctg (Nq-1)/2 p1/3 1+ /ctg - /2+) (1-Nq )ctg 2(Nq-1)/3,第四节 地基极限承载力,1、极限平衡理论求地基极限承载力 2、其他求极限承载力的方法,主要内容：,1 极限状态结构或结构的一部分超过某一特定状态 而不能满足设计规定的某一功能要求时 这一特定状态称为结构对于该功能的极限状态 2 承载能力极限状态 一般是结构的内力超过其承载能力 3 正常使用极限状态 一般是以结构的变形、裂缝和振动参数超过设计允许的限值为依据 根据承载能力极限状态确定地基的承载力,极限状态,地基极限承载力,地基在发生剪切破坏时的荷载强度,一、地基承载力理论公式法,（一）极限平衡理论 1.平衡方程： 2.极限平衡条件 3.假设与边界条件 （二）普朗特-瑞斯纳承载力公式 1.条形基础地基的滑裂面形状 2.极限承载力pu,平面问题的平衡方程,（1）,（2）,极限平衡条件,（3）,z,zx,x,1.普朗特(Prandtl)的基本假设,1）基础底面是绝对光滑的（，保证竖直荷载是主应力 2）无重介质的假设：即在式（1）中=0,根据公式（1）、（2）和（3）以及边界条件，利用塑性力学中的滑移线法可以求解条形基础的地基承载力 Pu,I区,垂直应力pu为大主应力， 与水平方向夹角452,=pu, kapu,Pu,区,水平方向为大主应力， 与水平方向夹角45- 2,3= D,1 kpD,q=D,作用在隔离体上的力： pu 、 D 、pa 、 pp 、c、R 所有力对A点力矩平衡,极限平衡第二区： r=r0e tg,区：过度区,2.极限承载力pu,其中Nq 、Nc为承载力系数,二、其它半经验承载力公式,（一）太沙基公式 （二）汉森公式 （三）其它承载力公式,（一）太沙基公式,1.基本条件 2.假设的滑裂面形状 3.极限承载力公式,1.基本条件,（1）考虑地基土的自重，基底土的重量0 （2）基底可以是粗糙的 （3）忽略基底以上部分土本身的阻力,简化为上部均布荷载q= D,2.假设的滑裂面形状,被动区,过渡区,弹性核,Ep=Ep1+Ep2+Ep3,W,p u,B,考虑弹性核的平衡,1.当基底绝对粗糙时，夹角为；,2. 考虑刚性核的平衡： 荷载：p u 自重：W 粘聚力：C 被动土压力：Ep,Ep1：土体自重 Ep2：滑裂面上粘聚力 Ep3 ：侧向荷载,其中：,太沙基公式中的承载力因数 N、Nq、Nc 查图8-10，以为变量 比普朗特-瑞斯纳承载力公式偏大，因为考虑了基底摩擦和土体自重,极限承载力的三部分,滑动土体自重产生的抗力,滑裂面上的粘聚力产生的抗力,侧荷载D产生的抗力,（1） 影响滑裂面形状的大小，承载力因数的大小。滑动土体的体积, q的分布范围, 滑裂面的大小。,(2) 宽度B增加为2B,滑动体体积增加为原来的22倍(提供的抗力),由此增加的承载力增加为原来的2倍.( BN/2线性增加） B增加，q的分布面积线性增加，qNq不变。B增加，滑裂面面积线性增加， cNc不变,（3）qNq,与侧面荷载大小，和荷载分布范围有关-滑裂面形状有关。滑裂面形状与有关。 Nq是的函数,(4) cNc与粘聚力，和滑裂面长度有关、滑裂面形状有关。 滑裂面形状与有关。 Nc是的函数,第五节 地基的容许承载力 和地基承载力特征值,容许承载力f f pu / Fs s s,极限承载力和容许承载力的区别,极限承载力pu 地基达到完全剪切破坏时的荷载 容许承载力f 同时满足强度和变形要求的荷载,承载力的特征值fak,比例界限pcr 当pu2 pcr时，取极限承载力一半 渐变型曲线 s/b = 0.010.015低压缩性土 s/b = 0.02高压缩性土,深度宽度修正的特征值,地基承受荷载的不同阶段,3. 极限承载力,特征值fa (设计承载力),特征值fa (设计承载力),地基承载力修正特征值fa 的确定办法：, 要求较高：,fa = Pcr, 一般情况下：,fa = P1/4 或 P1/3,或者：, 用极限荷载计算：,fa = Pu / Fs,Fs -安全系数,确定地基承载力特征值的方法,1. 现场试验法：载荷试验、标准贯入试验、静力触探等。要进行修正。 2. 规范公式计算法，不做宽度深度修正 3. 根据经验确定承载力特征值，做宽度深度修正,现场试验,载荷板试验深浅均可 旁压仪 较深地基 十字板 饱和软粘土,现场载荷试验,千斤顶,荷载板,平板载荷试验要点,0.5 0.5m, 0.71