地基承载力.doc

地基承载力与抗剪强度讨论12100021006 崔浩男一、公式内涵及指标确定1、公式简介GB-50007-2011中5.2.1条规定：基础底面的压力，应符合下列规定：（1）当轴心荷载作用时：Pk=fa （5.2.1-1）Pk：相应于作用的标准组合时，基底底面处的平均压力值（kPa）Fa：修正后的地基承载力特征值（kPa）（2）当偏心荷载作用时，除符合（5.2.1-1）要求外，尚应符合下式规定：Pkmax=0 Pkmin:相应于作用的标准组合时，基础底面边缘的最小压力值（kPa）2、 概念简介（1）基底压力：基础底面传递给地基表面的压力，是计算地基中附加应力的外荷载。（2）标准组合：标准组合是属于正常使用极限状态设计的荷载效应组合。（3）地基承载力特征值：由载荷试验确定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。3、公式内涵（1）为了保证建筑物安全、地基具备足够强度和稳定性，基底平均压力要小于或等于地基承载力，以防止地基受到剪切破坏。（2）大量工程实践经验表明，在偏心荷载作用下，只要最大压力值小于1.2倍的地基承载力，即可保证建筑物安全稳定。（3）原则上不允许基础底面与地基土脱离，以防止建筑物倾塌，因此基底上不能够出现拉应力，即必须保证Pkmin0. 4、 指标确定Pk：（1）竖直中心荷载作用下当竖直荷载作用于基础中轴线时，基底压力呈均匀分布(图3-19)，其值按下式计算：对于矩形基础式中：p-基底压力(kPa)；P-作用于基础底面的竖直荷载(kN)；F-上部结构荷载设计值 (kN) ；G-基础自重设计值和基础台阶上回填土重力之和（kN），G=AD；A-基底面积 (m2 )；A=BL，B和L分别为矩形基础的宽度和长度 (m)；对于条形基础，在长度方向上取1m计算，故有：式中：p-沿基础长度方向1m内相应的荷载值kN/m；其余意义同上。（2）单向偏心荷载作用下 矩形基础受偏心荷载作用时，基底压力可按材料力学偏心受压柱计算。如果基础只受单向偏心荷载作用时，基底两端的压力为：e-竖直荷载的偏心矩(m)B-基底宽度（m）按式(3-16)计算，基底压力分布有下列三种情况：当eB/6 时，pmin为负值，表示基础底面与地基之间一部分出现拉应力。但实际上，在地基土与基础之间不可能存在拉力。fa：影响地基承载力的主要因素有：地基土的成因与堆积年代，地基土的物理力学性质、基础的形式与尺寸、基础埋深及施工速度等。 地基承载力特征值可由载荷试验或其它原位测试、公式计算、并结合工程实践经验等方法综合确定。（1）原位试验法（in-situ testing method）：是一种通过现场直接试验确定承载力的方法。包括（静）载荷试验、静力触探试验、标准贯入试验、旁压试验等，其中以载荷试验法为最可靠的基本的原位测试法。（2）理论公式法（theoretical equation method）：是根据土的抗剪强度指标计算的理论公式确定承载力的方法。（3）规范表格法（code table method）：是根据室内试验指标、现场测试指标或野外鉴别指标，通过查规范所列表格得到承载力的方法。规范不同（包括不同部门、不同行业、不同地区的规范），其承载力不会完全相同，应用时需注意各自的使用条件。（4）当地经验法（local empirical method）：是一种基于地区的使用经验，进行类比判断确定承载力的方法，它是一种宏观辅助方法。当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：式中-修正后的地基承载力特征值；-地基承载力特征值b、d-基础宽度和埋深的地基承载力修正系数-基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度；b-基础底面宽度(m)，当基宽小于3m按3m取值，大于6m按6m取值；m-基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；d-基础埋置深度(m)二、地基承载力与土体抗剪强度的内在联系1、概念地基承载力：指地基承担荷载的能力，包括地基容许承载力，地基承载力设计值，地基承载力特征值等。地基容许承载力：保证满足地基稳定性的要求与地基变形不超过允许值，地基单位面积上所能承受的荷载。地基承载力设计值：地基在保证稳定性的条件下，满足建筑物基础沉降要求的所能承受荷载的能力。地基承载力的特征值：正常使用极限状态计算时的地基承载力。即在发挥正常使用功能时地基所允许采用抗力的设计值。土体抗剪强度：指土体抵抗剪切破坏的极限强度，包括内摩擦力和内摩擦角。 2、内在联系（1）理论计算中的联系承载力理论计算方法的各项公式中的系数都是由抗剪强度指标内摩擦角以及粘聚力决定的。以临塑荷载计算为例：临塑荷载承载力计算式如下：式中为基底以下土的内摩擦角，为基底下土的粘聚力。而抗剪强度也是由该两项指标计算得来：由此可见，从计算公式上看，地基承载力与土体抗剪强度是存在内在联系的。（2）机理上的联系ppcr首先从地基土的破坏说起，它分为三个阶段：线性变形阶段：在荷载作用下，地基要产生变形。随着荷载的增大，地基变形逐渐增大，初始阶段地基尚处在弹性平衡状态，具有安全承载能力。pcrppu 弹塑性变形阶段：当荷载增大到地基中开始出现某点，或小区域内各点某一截面上的剪应力达到土的抗剪强度时，该点或小区域内各点就剪切破坏而处在极限平衡状态，土中应力将发生重分布。这种小范围的剪切破坏区，称为塑性区。地基小范围的极限平衡状态大都可以恢复到弹性平衡状态，地基尚能趋于稳定，仍具有安全的承载能力。ppu破坏阶段：当荷载继续增大，地基出现较大范围的塑性区时，将显示地基承载力不足而失去稳定，地基破坏。此时地基达到极限承载能力。由此可以得出如下结论：地基承载力是地基承载能力的体现，它与地基的变形破坏是密切相关的。地基变形会造成承载能力的降低，而地基破坏的发生即意味着承载能力的丧失。地基的变形破坏与抗剪强度是密不可分的。小区域土某截面上剪应力达到土的抗剪强度而发生剪切破坏时，地基就会发生变形：当大范围土发生剪切破坏