华南理工大学本科基础工程基础工程24

1、2.4 浅基础的地基承载力浅基础的地基承载力 一、地基承载力概念一、地基承载力概念 地基极限承载力地基极限承载力pu bd 地基承载力特征值地基承载力特征值 fak：由载荷试验测定的地由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形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。所对应的压力值，其最大值为比例界限值。ps图2-16 按载荷试验成果确定地基承载力特征值 （a）低压缩性土 （b）高压缩性土puupsp（a）（b）1p修正后的地基承载力特征值修正后的地基承载力特征值 fa：指在保证指在保证地地基稳定基稳定的条件下，地基的条件下，地基变形不超过允许值

2、变形不超过允许值的的地基承载力。地基承载力。 可表达为：可表达为： 式中式中pu为地基极限承载力，为地基极限承载力，K为安全系数，为安全系数，为由地基允许变形值控制的系数。为由地基允许变形值控制的系数。Kpfuaps图 2 - 1 5 压 力 - 沉 降 关 系 曲 线pufa12up/ Ksa 从定义及上式可看出，地基承载力特征值从定义及上式可看出，地基承载力特征值 fa的的大小，取决于两个条件：大小，取决于两个条件：1）要有一定的强度安全储备，即）要有一定的强度安全储备，即fa = pu / K ；2）地基变形不应大于相应的允许值。且在）地基变形不应大于相应的允许值。且在多多数情况下，数情

3、况下，fa是由地基变形允许值控制的是由地基变形允许值控制的。 综上所述，综上所述，地基承载力并非定值地基承载力并非定值，与下列因素，与下列因素有关：有关： 地基变形允许值；地基变形允许值； 土的类别和状态；土的类别和状态； 基础大小、形状（主要是基础宽度）；基础大小、形状（主要是基础宽度）； 基础埋深；基础埋深； 荷载性质。荷载性质。 二、地基承载力特征值的确定二、地基承载力特征值的确定 （一）地基承载力特征值确定的方法（一）地基承载力特征值确定的方法 1.根据土的抗剪强度指标以根据土的抗剪强度指标以理论公式理论公式计算；计算； 2.由由现场载荷现场载荷试验的试验的ps曲线或曲线或其他原位测其

4、他原位测试试方法确定；方法确定； 3.按规范提供的按规范提供的承载力表承载力表确定；确定； 4.在土质基本相同的情况下，在土质基本相同的情况下，参照邻近建筑参照邻近建筑物的工程经验物的工程经验确定。确定。 （二）地基承载力特征值确定的原则（二）地基承载力特征值确定的原则上述确定地基承载力特征值的方法是各有长上述确定地基承载力特征值的方法是各有长短、互为补充的，必要时可按多种方法综合短、互为补充的，必要时可按多种方法综合确定。确定。确定的精细程度宜按地基基础设计等级以及确定的精细程度宜按地基基础设计等级以及地基等级、结合当地经验适当选择，以免出地基等级、结合当地经验适当选择，以免出现现不必要的过

5、分严格不必要的过分严格和和无区别地随意简化无区别地随意简化这这两种偏向。两种偏向。尤其是，如果掌握了这些方法，在实践中又尤其是，如果掌握了这些方法，在实践中又能能充分调查并合理利用当地已有地经验充分调查并合理利用当地已有地经验，往，往往只须通过不多的勘察测试工作，就能比较往只须通过不多的勘察测试工作，就能比较正确地确定地基承载力值。正确地确定地基承载力值。 确定地基承载力特征值的原则确定地基承载力特征值的原则 1. 按土的抗剪强度指标确定按土的抗剪强度指标确定 （1）地基极限承载力理论公式）地基极限承载力理论公式 fa = pu / K （24） 式中式中K安全系数，其取值与地基基础设安全系数

6、，其取值与地基基础设计等级、荷载的性质、土的抗剪强度指标的计等级、荷载的性质、土的抗剪强度指标的可靠程度、以及地基条件等因素有关，对可靠程度、以及地基条件等因素有关，对长长期承载力一般取期承载力一般取K=23。 pu可按太沙基公式、魏锡克公式和汉森公式可按太沙基公式、魏锡克公式和汉森公式等地基极限承载力的理论公式计算（参阅等地基极限承载力的理论公式计算（参阅土力学土力学教材）。教材）。 （2）规范推荐的理论公式）规范推荐的理论公式当荷载为中心荷载或偏心很小（偏心距当荷载为中心荷载或偏心很小（偏心距el /30，l 为偏心方向基础边长）时：为偏心方向基础边长）时： faMbb+Mdmd+Mcck

7、 （25）对对饱和软粘土饱和软粘土，取不排水抗剪强度指标，取不排水抗剪强度指标cu（u=0）计算得）计算得短期承载力短期承载力计算公式为：计算公式为： fa = 3.14cu+md （26） 上两式中：上两式中： Mb、Md、Mc承载力系数，按承载力系数，按k值查表值查表23； m基础底面以上土的加权平均重度，地下水基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取有效重度；位以下取有效重度； 基底以下土的重度，地下水位以下取有基底以下土的重度，地下水位以下取有效重度；效重度； k、ck基底下一倍基宽深度内土的内摩擦角、基底下一倍基宽深度内土的内摩擦角、粘聚力标准值；粘聚力标准值； bd b b基础

8、底面宽度，大于基础底面宽度，大于6m时按时按6m考虑；考虑；对于砂土，小于对于砂土，小于3m时按时按3m考虑；考虑； d 基础埋置深度，基础埋置深度，一般自室外地面标高一般自室外地面标高算起算起。 在填方整平地区，可自填土地面标高算起，在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。地面标高算起。 对于对于地下室地下室，如采用箱形基础或筏基时，基，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；础埋置深度自室外地面标高算起； 当当采用独立基础或条形基础时，应从室内地采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高

9、算起面标高算起。式（式（25）实质上就是地基临界荷载）实质上就是地基临界荷载p1/4公式公式 ，将其作为承载力计算公式来源于原苏联规范将其作为承载力计算公式来源于原苏联规范（但（但1983年原苏联规范已取消，而将其改作年原苏联规范已取消，而将其改作为沉降计算的界定条件）。对砂土地基当为沉降计算的界定条件）。对砂土地基当k24o时，以载荷试验资料技术修正时，以载荷试验资料技术修正p1/4公式公式 中的中的Mb，取，取 。式（式（25）是长期承载力公式，式（）是长期承载力公式，式（26）则是短期承载力公式。一般情况下，粘性土则是短期承载力公式。一般情况下，粘性土的长期承载力比短期承载力要高，但对于

10、超的长期承载力比短期承载力要高，但对于超固结土（特别是强超固结土），有可能其长固结土（特别是强超固结土），有可能其长期承载力比短期承载力还低。期承载力比短期承载力还低。式（式（25）是按条形荷载推出，应用到方形）是按条形荷载推出，应用到方形bpM1b 、圆形荷载，虽说偏安全但不甚严格；、圆形荷载，虽说偏安全但不甚严格； p1/4荷荷载作用下土中已出现塑性区（弹塑性问题），载作用下土中已出现塑性区（弹塑性问题），但但用弹性理论、用弹性理论、用塑性理论，且推导过程用塑性理论，且推导过程中中c 、z的迭加未考虑方向性；尽管如此，的迭加未考虑方向性；尽管如此，该式在我国已应用了几十年，且经过适当经该式

11、在我国已应用了几十年，且经过适当经验修正，故仍保留下来。验修正，故仍保留下来。式（式（26）理论上完全正确（原苏联学者弗）理论上完全正确（原苏联学者弗洛林用极限理论证明过），不仅适用于条形洛林用极限理论证明过），不仅适用于条形荷载，也适用于方形、圆形荷载。形式上，荷载，也适用于方形、圆形荷载。形式上，式（式（26）只不过是式（）只不过是式（25）的一个特殊）的一个特殊形式形式式（式（ 25 ）取）取k=0即得即得，但两式反映，但两式反映得理论意义不同，指标选用不同，有着实质得理论意义不同，指标选用不同，有着实质上得差别。上得差别。 （3）几点说明）几点说明 a. 土的抗剪强度指标一般应采取质量

12、最好土的抗剪强度指标一般应采取质量最好的原状土样以三轴压缩试验测定，且每层土的原状土样以三轴压缩试验测定，且每层土的试验数量不得少于的试验数量不得少于6组；内摩擦角标准值组；内摩擦角标准值k 和粘聚力标准值和粘聚力标准值ck可按公式（可按公式（2713）计）计算算 b. 对饱和软土对饱和软土（u=0，Mb =0），），增大基增大基底尺寸不可能提高地基承载力底尺寸不可能提高地基承载力，但对，但对k0的的土，增大基底宽度将使承载力随着土，增大基底宽度将使承载力随着k 的提高的提高而显著增加。出于对基础沉降方面考虑，当而显著增加。出于对基础沉降方面考虑，当b6m时，这些公式将给出过大的承载力值，时，

13、这些公式将给出过大的承载力值，此时，此时，b宜按宜按6m考虑。考虑。 c. 对对实体基础实体基础（如扩展基础）而言，随埋深（如扩展基础）而言，随埋深d线性增加的承载力将被基础和回填土重量的线性增加的承载力将被基础和回填土重量的相应增加所部分抵偿。特别是对于相应增加所部分抵偿。特别是对于饱和软土饱和软土，Md =1，由于，由于Gm，这两方面几乎相抵而收不，这两方面几乎相抵而收不到明显的效益；到明显的效益； d. 按土的抗剪强度确定的地基承载力特征按土的抗剪强度确定的地基承载力特征值值没有考虑建筑物对地基变形的要求没有考虑建筑物对地基变形的要求，因此在，因此在基础底面尺寸确定后，还应进行地基变形验

14、算。基础底面尺寸确定后，还应进行地基变形验算。 e. 地下水位以下土的有效重度约为饱和重度地下水位以下土的有效重度约为饱和重度的一半，因此，对于砂土地基，当地下水位上的一半，因此，对于砂土地基，当地下水位上升接近基底时，地基承载力将明显降低。升接近基底时，地基承载力将明显降低。 2. 按地基载荷试验确定按地基载荷试验确定 载荷试验包括：浅层平板载荷试验，深层载荷试验包括：浅层平板载荷试验，深层平板试验及螺旋板载荷试验平板试验及螺旋板载荷试验ps图2-16 按载荷试验成果确定地基承载力特征值 （a）低压缩性土 （b）高压缩性土puupsp（a）（b）1p 根据载荷试验成果根据载荷试验成果p-s曲

15、线确定地基承载力特曲线确定地基承载力特征值的方法征值的方法 ： （1）密实砂土、硬塑粘土等低压缩性土）密实砂土、硬塑粘土等低压缩性土 p-s曲线通常有比较明显的起始直线段和极限曲线通常有比较明显的起始直线段和极限值，即呈急进破坏的值，即呈急进破坏的 “陡降型陡降型”，其承载力特，其承载力特征值一般由征值一般由强度安全控制强度安全控制。 可取直线段末点所对应的压可取直线段末点所对应的压力力p1（比例界限荷载）作为承比例界限荷载）作为承载力特征值，即：载力特征值，即： fai= p1 对于少数呈对于少数呈“脆性脆性”破坏的破坏的土，土，p1与极限荷载与极限荷载pu很接近，很接近，故当故当pu0.5

16、m=1m0.5m，故还需对，故还需对fak进行修正。进行修正。查表查表2 25 5，得承载力修正系数，得承载力修正系数b=3.0=3.0，d=4.4=4.4，代入式（，代入式（2 21414），得修正后的地基），得修正后的地基承载力特征值为：承载力特征值为： fa= fak+b (b-3)+dm(d-0.5) =222+3.018.7(3-3)+ 4.418.7(1-0.5) =263 kPa kPa22218025010151013180akf （2 2）基础埋深为）基础埋深为2.1m2.1m 这时地基持力层为粉质粘土，根据题给条件，这时地基持力层为粉质粘土，根据题给条件，可以采用规范推荐的

17、理论公式来确定地基承可以采用规范推荐的理论公式来确定地基承载力特征值。由载力特征值。由k=21查表查表2 23 3，得，得Mb=0.56，Md=3.25，Mc=5.85。因基底与地下水位平齐，因基底与地下水位平齐，故故 取有效重度取有效重度，即即 =satw =19.110 = 9.1kPa 0 = (18.72+18.20.1)/2.1=18.7 kN/m3 按公式（按公式（2 25 5），地基持力层的承载力特征值），地基持力层的承载力特征值为：为： fa= Mbb+ Mdmd + Mcck =0.569.12+3.2518.72.1+5.8510 =196 kPa 三、地基变形验算三、地基

18、变形验算 1. 地基变形验算的要求地基变形验算的要求：建筑物的地基变形：建筑物的地基变形计算值计算值应不大于地基变形允许值应不大于地基变形允许值 ，即，即要求满足下列条件：要求满足下列条件： （215）地基变形计算值地基变形计算值：按规范推荐的沉降计算方法按规范推荐的沉降计算方法（分层总和法）进行计算（未考虑建筑物的地基、（分层总和法）进行计算（未考虑建筑物的地基、基础与上部结构是一个统一的整体而发生变形的，基础与上部结构是一个统一的整体而发生变形的，三者将按各自的刚度对变形产生相互制约的作三者将按各自的刚度对变形产生相互制约的作用）。用）。计算时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使计算时，传

19、至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用。风荷载和地震作用。 地基变形允许值地基变形允许值 ：根据国内外各类建筑：根据国内外各类建筑物长期沉降观测结果、考虑建筑物的结构特物长期沉降观测结果、考虑建筑物的结构特点和具体使用要求、对地基不均匀沉降的敏点和具体使用要求、对地基不均匀沉降的敏感程度以及结构强度贮备等诸多因素，建感程度以及结构强度贮备等诸多因素，建筑地基基础设计规范提出了表筑地基基础设计规范提出了表26所列的建所列的建筑物地基变形允许值。筑物地基变形允许值。对表中未包括的其他建筑物的地基变形允许对

20、表中未包括的其他建筑物的地基变形允许值，可根据上部结构对地基变形特征的适应值，可根据上部结构对地基变形特征的适应能力和使用上的要求确定。能力和使用上的要求确定。 2. 地基变形验算的范围地基变形验算的范围（1）对地基基础设计等级为甲、乙级的建筑）对地基基础设计等级为甲、乙级的建筑物，均应进行地基变形验算；物，均应进行地基变形验算；（2）表）表22所列范围内地基基础设计等级为所列范围内地基基础设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算，但如有丙级的建筑物可不作变形验算，但如有P9页页第（第（3）款所列情况之一时，仍应作变形验算。）款所列情况之一时，仍应作变形验算。 3. 地基变形类别地基变形类别 地基变形按其特征可分为四种：地基变形按其特征可分为四种： 沉降量沉降量独立基础中心点的沉降值或整独立基础中心点的沉降值或整幢建筑物基础的平均沉降值；幢建筑物基础的平均沉降值； 沉降差沉降差相邻两个柱基的沉降量之差；相邻两个柱基的沉降量之差； 倾斜倾斜基础倾斜方向两端点的沉降差与基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；其距离的比值； 局部倾斜局部倾斜砌体承重结构沿纵向砌体承重结构沿纵向610m内基础两点的沉降差与其距离的比值