地基的破坏模式第二节临塑荷载临界荷载的确定第ppt课件

1、第一节第一节 地基的破坏方式地基的破坏方式第二节第二节 临塑荷载、临界荷载确实定临塑荷载、临界荷载确实定 第三节第三节 地基极限承载力的计算地基极限承载力的计算第四节第四节 地基承载力确实定地基承载力确实定 地基破坏地基破坏 地基土不能满足上部构造物强度或地基土不能满足上部构造物强度或变形要求，或由于动力荷载作用产生液变形要求，或由于动力荷载作用产生液化、失稳，其上的构造物会发生急剧沉化、失稳，其上的构造物会发生急剧沉降、倾斜、导致构造物失去运用功能，降、倾斜、导致构造物失去运用功能，这种形状称为地基破坏或丧失承载才干。这种形状称为地基破坏或丧失承载才干。整体剪切破坏整体剪切破坏 部分剪切破坏

2、部分剪切破坏 冲剪破坏冲剪破坏第一节第一节 地基的破坏方式地基的破坏方式一、整体的剪切破坏一、整体的剪切破坏 整体剪切破坏的特征整体剪切破坏的特征1 1P-SP-S曲线有明显的直线段、曲线有明显的直线段、曲线段与陡降段；曲线段与陡降段；2 2破坏从根底边缘开场，滑破坏从根底边缘开场，滑动面贯穿到地表；动面贯穿到地表；3 3根底两侧的土体有明显的根底两侧的土体有明显的隆起；隆起；4 4破坏时，根底急剧下沉或破坏时，根底急剧下沉或向一边倾倒。向一边倾倒。某谷仓的地基整体破坏二、部分剪切破坏二、部分剪切破坏 部分剪切破坏的特征部分剪切破坏的特征1P-S曲线无明显的三阶段，曲线无明显的三阶段，呈非线性

3、关系；呈非线性关系；2地基破坏从根底边缘开地基破坏从根底边缘开场，但滑动面未延伸到地表，场，但滑动面未延伸到地表，而是终止而是终止 在地基土内部某在地基土内部某一位置；一位置；3根底两侧的土体有悄然根底两侧的土体有悄然隆起，不如整体剪切破坏时隆起，不如整体剪切破坏时明显；明显；4根底普通不会发生倒塌根底普通不会发生倒塌或倾斜破坏。或倾斜破坏。注：介于整体剪切破坏与冲剪注：介于整体剪切破坏与冲剪破坏之间的一种破坏型式。破坏之间的一种破坏型式。三、冲剪破坏三、冲剪破坏 冲剪破坏特征冲剪破坏特征 冲剪破坏普通发生于根底刚度很冲剪破坏普通发生于根底刚度很大，且地基土非常脆弱的情况。大，且地基土非常脆弱

4、的情况。 1根底发生垂直剪切破坏，根底发生垂直剪切破坏，地基内部不构成延续的滑动面；地基内部不构成延续的滑动面； 2根底两侧的土体没有隆起根底两侧的土体没有隆起景象，还随根底的景象，还随根底的“切入悄然切入悄然下沉；下沉； 3根底破坏时只伴随过大的根底破坏时只伴随过大的沉降，没有倾斜的发生。沉降，没有倾斜的发生。冲剪破坏四、地基破坏方式的影响要素一土的紧缩性一土的紧缩性 密实砂土和巩固的粘土将发生整体剪切破坏；密实砂土和巩固的粘土将发生整体剪切破坏； 松散砂土或软粘土能够出现部分剪切或冲剪破坏。松散砂土或软粘土能够出现部分剪切或冲剪破坏。二根底埋深及加荷速率二根底埋深及加荷速率 根底浅埋、加荷

5、速率慢根底浅埋、加荷速率慢整体剪切破坏；整体剪切破坏； 根底埋深较大、加荷速率较快根底埋深较大、加荷速率较快部分剪切或冲部分剪切或冲剪破坏。剪破坏。第二节第二节 临塑荷载、临界荷载确实定临塑荷载、临界荷载确实定 一、临塑荷载一、临塑荷载PcrPcr地基中即将出现塑性区时对应的荷载；地基中即将出现塑性区时对应的荷载；对应对应P-SP-S曲线直线段的终点曲线直线段的终点二、临塑荷载的实际推导二、临塑荷载的实际推导一弹性力学解答一弹性力学解答 地表作用均布条形荷载，地表下任一点地表作用均布条形荷载，地表下任一点MM处的大、小主处的大、小主应力可按下式计算：教材应力可按下式计算：教材P.60P.60公

6、式公式2-342-34ooopsin1ooopsin3其中其中:PO:PO均布条形荷载大小；均布条形荷载大小； MM点与荷载两端点的夹角点与荷载两端点的夹角(二二)思索根底埋深时对弹性力学解答的修正思索根底埋深时对弹性力学解答的修正 在地基中任一点在地基中任一点M M，设根底为无限长条形设根底为无限长条形根底，那么由基底附根底，那么由基底附加应力在加应力在 M M点引起的点引起的大、小主应力仍可近大、小主应力仍可近似用下式计算，即：似用下式计算，即： oooooodppsinsin1oooooodppsinsin3 M M点同时具有土的自重应力。点同时具有土的自重应力。 假设当土将产生塑性流动

7、，到达极限平衡形状假设当土将产生塑性流动，到达极限平衡形状时，土象流体一样，各点处自重应力沿各个方时，土象流体一样，各点处自重应力沿各个方向的应力相等。向的应力相等。 zddpoooosin1zddpoooosin3(三三)塑性区边境方程的推导塑性区边境方程的推导 根据莫尔库仑强度实际建立的极限平衡条件可知，当土根据莫尔库仑强度实际建立的极限平衡条件可知，当土中某单元体处于极限平衡形状时，作用在单元体上的大、中某单元体处于极限平衡形状时，作用在单元体上的大、小主应力满足极限平衡条件小主应力满足极限平衡条件: : sin21213131ctgcdtgcdpZoooosinsin上式即为塑性区的边

8、境方程，它是上式即为塑性区的边境方程，它是的函数。可绘出塑的函数。可绘出塑性区的边境限，如下图。性区的边境限，如下图。 (四四) 临塑荷载临塑荷载 Zmax= 0 Zmax= 0意味着在地基内部即将出现塑性区的情况，此时意味着在地基内部即将出现塑性区的情况，此时对应的荷载即为临塑荷载对应的荷载即为临塑荷载 Pcr Pcr。max0ZddZoo性区开展的最大深度即可求出特定条件下塑，求出令：dtgcdpZoooosinsin01sincosooodpddZ2odtgcctgdpZoo2max临塑荷载临塑荷载 PcrPcrdctgctgcdpoocr24/1max41PbZ得临界荷载，令：dctg

9、bctgcdpoo241413/1max31PbZ得临界荷载，令dctgbctgcdpoo23131阐明：阐明：b为条形根底宽度为条形根底宽度临界荷载临界荷载公式的一致方式：公式的一致方式：bNdNcNpqoc212ctgctgNc21ctgNq2241ctgN25 . 131ctgN上述承载力系数都是土的内摩擦角的函数，上述承载力系数都是土的内摩擦角的函数，为方便查用，已制成表格。为方便查用，已制成表格。第三节第三节 地基极限承载力的计算地基极限承载力的计算 地基的极限承载力地基的极限承载力 地基内部整体到达极限平衡时的荷载。地基内部整体到达极限平衡时的荷载。求解方法：求解方法：1根据静力平

10、衡和极限平衡条件建立微分方程，根据根据静力平衡和极限平衡条件建立微分方程，根据边境条件求出地基整体到达极限平衡时各点应力的准确解。边境条件求出地基整体到达极限平衡时各点应力的准确解。由于这一方法只对一些简单的条件得到了解析解，其他情由于这一方法只对一些简单的条件得到了解析解，其他情况那么存在求解困难，故此法不常用；况那么存在求解困难，故此法不常用；2求极限承载力的方法求极限承载力的方法假定滑动面法假定滑动面法 假设滑动面的外形，然后以滑动面所包围的土体为隔假设滑动面的外形，然后以滑动面所包围的土体为隔离体，根据静力平衡条件求出极限荷载。这种方法概念明离体，根据静力平衡条件求出极限荷载。这种方法

11、概念明确，计算简单，得到广泛的运用。确，计算简单，得到广泛的运用。一、按极限平衡实际求解极限荷载方法一、按极限平衡实际求解极限荷载方法10zxzxxxzxzzctgc2sin31311、静力平衡条件、静力平衡条件2、极限平衡条件、极限平衡条件在较简单的边境条件下求得其解析解在较简单的边境条件下求得其解析解 一普朗特尔极限承载力公式一普朗特尔极限承载力公式19201920年年 根据塑性实际研讨了刚性体压入介质中，介质到达破根据塑性实际研讨了刚性体压入介质中，介质到达破坏时，滑动面的外形及极限压应力的公式。推导时，坏时，滑动面的外形及极限压应力的公式。推导时，假设：介质是无质量的假设：介质是无质量

12、的(=0)；荷载为无限长的条形；荷载为无限长的条形荷载；荷载板底面是光滑的。荷载；荷载板底面是光滑的。二、按假定滑动面确定极限荷载方法二、按假定滑动面确定极限荷载方法2 2 普郎特尔导出极限承载力的实际解普郎特尔导出极限承载力的实际解: : cucNP 1245exp2octgtgctgN二瑞斯诺极限承载力公式二瑞斯诺极限承载力公式 假设思索根底有埋深假设思索根底有埋深d d，那么将基底平面以，那么将基底平面以上的覆土以压应力上的覆土以压应力q q 替代，瑞斯诺替代，瑞斯诺(Reissuer,1924)(Reissuer,1924)得出极限承载力的表达式得出极限承载力的表达式为：为： qcuq

13、NcNP245exp2oqtgtgNdqo三太沙基极限承载力公式三太沙基极限承载力公式 1、假定、假定1基底粗糙：由于在基底下存在摩擦力，阻基底粗糙：由于在基底下存在摩擦力，阻止了基底下止了基底下 I 区土楔体的剪切位移，这部分土区土楔体的剪切位移，这部分土体不发生破坏而处于弹性形状，象一个体不发生破坏而处于弹性形状，象一个“弹性弹性核随着根底一同向下挪动。核随着根底一同向下挪动。2地基土有分量地基土有分量 0，但忽略地基土，但忽略地基土重度对滑移外形的影响。重度对滑移外形的影响。3不思索基底两侧土体的抗剪强度，只作为不思索基底两侧土体的抗剪强度，只作为超载思索。超载思索。 太沙基滑动面的外形

14、太沙基滑动面的外形 2、太沙基极限承载力公式、太沙基极限承载力公式 NrNr、NcNc、NqNq为无量纲的承载力系数，都是为无量纲的承载力系数，都是 的函数，可经过查表图的方法求得。的函数，可经过查表图的方法求得。 bNqNcNpqcu21prKtgN221tgKtgNpccpqqKtgN四魏西克极限承载力公式四魏西克极限承载力公式 条形根底在中心荷载作用下的极限承载力条形根底在中心荷载作用下的极限承载力公式公式 公式的方式虽然与太沙基公式一样，但承载力公式的方式虽然与太沙基公式一样，但承载力系数取值都有所不同系数取值都有所不同 。bNqNcNpqcu21 魏西克还研讨了根底底面的外形、荷载偏

15、心、魏西克还研讨了根底底面的外形、荷载偏心、倾斜、根底两侧覆盖土层的抗剪强度、基底和地倾斜、根底两侧覆盖土层的抗剪强度、基底和地面倾斜、土的紧缩性影响等，对承载力公式进展面倾斜、土的紧缩性影响等，对承载力公式进展了修正。了修正。 1 1根底外形的影响：根底外形的影响：SbNSqNScNpqqccu21iSNiSqNiScNpqqqcccu21diSNdiSqNdiScNpqqqqccccu212荷载偏心和倾斜的影响荷载偏心和倾斜的影响3 3根底两侧的覆盖层抗剪强度的影响根底两侧的覆盖层抗剪强度的影响五汉森极限承载力公式五汉森极限承载力公式 思索了根底外形与荷载倾斜的影响；思索了根底外形与荷载倾

16、斜的影响； 系数查表系数查表diSNbdiSqNdiScNpqqqqccccu211地基承载力地基承载力 地基土单位面积上所能接受荷载的才干地基土单位面积上所能接受荷载的才干 2极限承载力极限承载力 地基土体内部整体到达极限平衡时的承载力。地基土体内部整体到达极限平衡时的承载力。 当荷载超越地基极限承载力时，地基将失稳。当荷载超越地基极限承载力时，地基将失稳。 3允许承载力允许承载力 使土的强度、变形均满足要求的承载力。使土的强度、变形均满足要求的承载力。第四节第四节 地基承载力确实定地基承载力确实定 地基允许承载力确实定是长期工程实际的结果，地基允许承载力确实定是长期工程实际的结果，反映了一

17、个国家地基根底研讨的程度。反映了一个国家地基根底研讨的程度。 以以为例，其称号在为例，其称号在1957、1974、1989、2001年的规范中分别为地年的规范中分别为地耐力、规范值、设计值、特征值。耐力、规范值、设计值、特征值。 4地基承载力特征值地基承载力特征值 由载荷实验测定的地基土压力变形曲由载荷实验测定的地基土压力变形曲线线性变化段内规定的变形所对应的压线线性变化段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。力值，其最大值为比例界限值。二、地基承载力特征值确实定方法二、地基承载力特征值确实定方法 一实际公式法一实际公式法 根据整体剪切破坏的方式，假设滑裂面，按极根据整体剪切破坏的

18、方式，假设滑裂面，按极限平衡条件求得的极限承载力公式，用极限承限平衡条件求得的极限承载力公式，用极限承载力除以平安系数获得地基承载力。载力除以平安系数获得地基承载力。 如如 JTJ219-87JTJ219-87中引荐的地中引荐的地基极限承载力公式，平安系数为基极限承载力公式，平安系数为2323。 二地基载荷实验法二地基载荷实验法浅层平板载荷实验浅层平板载荷实验深层平板载荷实验深层平板载荷实验确定方法：确定方法：P-s曲线直线段末端曲线直线段末端陡降型曲线陡降型曲线极限荷载除以平安系数极限荷载除以平安系数变形控制变形控制缓变型曲线缓变型曲线一一 JTJ 02485JTJ 024851 1、规范承载力表、规范承载力表 根据大量的地基载荷实验资料及已建成桥梁的运用根据大量的地基载荷实验资料及已建成桥梁的运用阅历，经过统计分析后得到的阅历，经过统计分析后得到的 。 322211dkbko2、 承载力的深宽修正承载力的深宽修正设计的根底宽度设计的根底宽度b 2m，埋置深度，埋置深度d3m但但d/b4时，时，地基允许承载力可以在查表的根底上修正提高，规范给地基允许承载力可以在查表的根底上修正提高，规范给出了下述计算公式：出了下述计算公式：三、按规范确定三、按规范确定二二JTJ25098 当地基有效宽度小于或等于当地基有效宽度小于或等于3.0m、根底埋深为、根底埋深为0.51.5m时，地基承