xA地基承载力课件

1、chapter7 地基承载力第一节地基的破坏型式第一节地基的破坏型式 在荷载作用下，建筑物地基的破坏通常是由于在荷载作用下，建筑物地基的破坏通常是由于承载力不足而引起的剪切破坏，地基剪切破坏的型承载力不足而引起的剪切破坏，地基剪切破坏的型式可分为式可分为整体剪切破坏整体剪切破坏、局部剪切破坏局部剪切破坏和和冲剪破坏冲剪破坏三种。三种。 地基剪切破坏的型式，主要与地基剪切破坏的型式，主要与土的压缩性质有土的压缩性质有关关。一般地说，对于。一般地说，对于坚硬坚硬或或密实密实的土，地基将发生的土，地基将发生整体剪切破坏整体剪切破坏；而对于；而对于软弱粘土或松砂软弱粘土或松砂土，将出现土，将出现局部剪

2、切破坏局部剪切破坏或或冲剪破坏冲剪破坏。 1.1.整体剪切破坏整体剪切破坏 整体剪切破坏的特征是，当基础上的荷载较小时，整体剪切破坏的特征是，当基础上的荷载较小时，基底压力基底压力p p与沉降与沉降s s基本上呈基本上呈直线关系直线关系，属于，属于线性变形线性变形阶段阶段。当荷载增加到某一数值时，在基础边缘处的土。当荷载增加到某一数值时，在基础边缘处的土开始发生剪切破坏，随着荷载的增加，剪切破坏区逐开始发生剪切破坏，随着荷载的增加，剪切破坏区逐渐扩大，这时压力与沉降之间呈渐扩大，这时压力与沉降之间呈曲线关系曲线关系，属，属弹塑性弹塑性变形阶段变形阶段。 如果基础上的荷载继续增加，剪切破坏区不断

3、扩如果基础上的荷载继续增加，剪切破坏区不断扩大，最终在地基中形成一连续的滑动面，基础急剧下大，最终在地基中形成一连续的滑动面，基础急剧下沉或向侧面倾倒，同时基础周围的地面隆起，此时属沉或向侧面倾倒，同时基础周围的地面隆起，此时属塑性破坏阶段塑性破坏阶段，地基发生，地基发生整体剪切破坏整体剪切破坏。opspcrpu临塑荷载临塑荷载极限荷载极限荷载整体剪切破坏整体剪切破坏整体剪切破坏整体剪切破坏2.2.局部剪切破坏局部剪切破坏 局部剪切破坏是介于整体局部剪切破坏是介于整体剪切破坏和冲剪破坏之间的一种破坏型式。剪切破剪切破坏和冲剪破坏之间的一种破坏型式。剪切破坏也从坏也从基础边缘开始基础边缘开始，但

4、滑动面，但滑动面不发展到地面不发展到地面，而，而是限制在是限制在地基内部地基内部某一区域，基础四周地面也有隆某一区域，基础四周地面也有隆起现象，但不会有明显的倾斜和倒塌。压力和沉降起现象，但不会有明显的倾斜和倒塌。压力和沉降关系曲线从一开始就呈现关系曲线从一开始就呈现非线性关系非线性关系。sp局部剪切破坏型式的局部剪切破坏型式的压力压力沉降关系曲线沉降关系曲线局部剪切破坏局部剪切破坏 3.3.冲剪破坏冲剪破坏 冲剪破坏先是由于基础下软弱土的压缩变形使冲剪破坏先是由于基础下软弱土的压缩变形使基础连续下沉，如荷载继续增加到某一数值时，基基础连续下沉，如荷载继续增加到某一数值时，基础可能向下础可能向

5、下“切入切入”到土中，基础侧面附近的土体到土中，基础侧面附近的土体因垂直剪切而破坏。冲剪破坏时，地基中因垂直剪切而破坏。冲剪破坏时，地基中没有出现没有出现明显的连续滑动面明显的连续滑动面，基础四周的地面不隆起，基础，基础四周的地面不隆起，基础没有很大的倾斜，压力与沉降的关系曲线与局部剪没有很大的倾斜，压力与沉降的关系曲线与局部剪切破坏的情况类似，不出现明显的转折现象。切破坏的情况类似，不出现明显的转折现象。ps0冲剪破坏型式的冲剪破坏型式的压力压力沉降关系曲线沉降关系曲线第二节地基承载力第二节地基承载力地基承载力地基承载力是指地基承受荷载的能力。是指地基承受荷载的能力。临塑荷载临塑荷载p pc

6、rcr是指地基土中将要而尚未出现塑性变是指地基土中将要而尚未出现塑性变形区时的基底压力形区时的基底压力. .在压力与沉降的关系曲线中，在压力与沉降的关系曲线中，整体剪切破坏的曲线有两个转折点，相应于整体剪切破坏的曲线有两个转折点，相应于点的点的荷载，为地基土荷载，为地基土开始出现剪切破坏开始出现剪切破坏时的基底压力。时的基底压力。地基极限承载力地基极限承载力p pu u是地基承受基础荷载的极限压是地基承受基础荷载的极限压力，在压力与沉降的关系曲线中，相应于力，在压力与沉降的关系曲线中，相应于点的荷点的荷载，当基底压力达到载，当基底压力达到p pu u时，地基就时，地基就发生整体剪切破发生整体剪

7、切破坏坏。地基容许承载力地基容许承载力: :工程上，为了保证建筑物的安工程上，为了保证建筑物的安全可靠，在基础设计时，必须把基底压力限制在全可靠，在基础设计时，必须把基底压力限制在某一范围之内，以某一范围之内，以p pa a表示，可由地基极限承载力表示，可由地基极限承载力p pu u除以安全系数除以安全系数k k确定，即确定，即p pa a 是具有一定安全储备的是具有一定安全储备的地基承载力。安全系数地基承载力。安全系数k k与上部结构的类与上部结构的类 型、荷型、荷载性质、地基土类以及建筑物的预期寿命和破坏载性质、地基土类以及建筑物的预期寿命和破坏结果等因素有关结果等因素有关, ,尚无统一标

8、准尚无统一标准, ,一般取一般取2 23,3,但不但不得小于得小于2 2。一、临塑荷载一、临塑荷载定义定义:地基土中将要而尚未出现塑性变形区时的基地基土中将要而尚未出现塑性变形区时的基底压力底压力。计算公式：计算公式：塑性区变形的边界方程塑性区变形的边界方程dcdpz00maxtan)2(cos临塑荷载公式临塑荷载公式 当当z zmaxmax=o=o（即塑性区开展深度为（即塑性区开展深度为0 0时时) )，此时地基，此时地基所能承受的基底附加压力即为临塑荷载。所能承受的基底附加压力即为临塑荷载。dctgctgcdpcr002)(0二、临界荷载二、临界荷载大量工程实践表明，用大量工程实践表明，用

9、pcrpcr作为地基承载力设作为地基承载力设计值是比较保守和不经济的。即使地基中出现一定计值是比较保守和不经济的。即使地基中出现一定范围的塑性区，也不致危及建筑物的安全和正常使范围的塑性区，也不致危及建筑物的安全和正常使用。即工程中允许塑性区发展到一定范围，一般中用。即工程中允许塑性区发展到一定范围，一般中心受压基础可取心受压基础可取maxmax=b/4=b/4，偏心受压基础可取，偏心受压基础可取maxmax=b/3=b/3，与此相应的地基承载力用，与此相应的地基承载力用p p1/31/3、p p1/41/4表示，表示，称为临界荷载，称为临界荷载， 基底标高以上土的重度基底标高以上土的重度)/

10、(3mkn地基土的内摩擦角（弧度）地基土的内摩擦角（弧度）dctgbctgcdp00412)4(dctgbctgcdp00312)3(上述临塑荷载与临界荷载计算公式均由条形上述临塑荷载与临界荷载计算公式均由条形基础均布荷载推导得来。基础均布荷载推导得来。三、地基的极限承载力三、地基的极限承载力 极限承载力的理论推导目前只能针对整体极限承载力的理论推导目前只能针对整体剪切破坏模式进行。确定极限承载力的计算公剪切破坏模式进行。确定极限承载力的计算公式可归纳为两大类：一类是式可归纳为两大类：一类是假定滑动面法假定滑动面法，先，先假定在极限荷载作用时土中滑动面的形状，然假定在极限荷载作用时土中滑动面的

11、形状，然后根据滑动土体的静力平衡条件求解。另一类后根据滑动土体的静力平衡条件求解。另一类是是理论解理论解，根据塑性平衡理论导出在已知边界，根据塑性平衡理论导出在已知边界条件下，滑动面的数学方程式来求解。条件下，滑动面的数学方程式来求解。赖斯纳cucnp1)tanexp()245(cottan2cn称为承载力因数，是仅与有关的无量纲数，称为承载力因数，是仅与有关的无量纲数，为土的粘聚力。为土的粘聚力。cnc朗肯主动区朗肯主动区 朗肯被动区朗肯被动区 过渡区过渡区赖斯纳考虑基础有一定的埋深，将基底以赖斯纳考虑基础有一定的埋深，将基底以上土重用均布荷载代替上土重用均布荷载代替。qcuqncnp)ta

12、nexp()245(tan2qncot)1(qcnn也是仅与有关的承载力因数。也是仅与有关的承载力因数。qn常被用来求解条形浅基础受铅直中心荷载作用下常被用来求解条形浅基础受铅直中心荷载作用下均质地基中的极限承载力。均质地基中的极限承载力。 主动朗肯区主动朗肯区 径向剪切区径向剪切区 朗肯被动区朗肯被动区 公式假设：公式假设：1.1.基础为条形浅基础基础为条形浅基础2.2.基础两侧埋深基础两侧埋深d d范围内的土重被视为边荷载范围内的土重被视为边荷载3.3.基础底面粗糙基础底面粗糙4.4.在极限荷载作用下地基中滑动面可分为三个区在极限荷载作用下地基中滑动面可分为三个区cquncnqbnp21q基底水平面以上基础两侧的超载基底水平面以上基础两侧的超载dqkpa0),(db,基底的宽度和埋置深度基底的宽度和埋置深度)(mnnnqc,无量纲承载力因数，仅与土的无量纲承载力因数，仅与土的内摩擦角有关，内摩擦角有关，对于局部剪切破坏：对于局部剪切破坏： cc32)tan3/2arctan(3221cquncnqbnp方形基础（宽度为方形基础（宽度为b)： bndnncpdcu4 . 02 . 10圆形基础（半径为圆形基础（半径为d)： bndnncpdcu6 . 02 . 10若发生局部剪切破坏，承载