地基承载力概述（37清楚明了）

第九章地地基基承载力力9.1概述9.2临界荷载载和临塑荷荷载的确定9.3极限承载载力计算算9.4按规范方方法确定定地基承承载力9.1概述述一、地基基承载力力概念建筑物荷荷载通过过基础作作用于地地基，对对地基提提出两个个方面的的要求。。1.变形要求求建筑物基基础在荷荷载作用用下产生生最大沉降量或沉降差，应该在在该建筑筑物允许许的范围围内。(1)沉降量独立(刚性)基础(2)沉降差相邻柱基基(3)倾斜独立基础础(4)局部倾斜斜砌体承重重结构2.强度和稳稳定性要要求建筑物的的基底压压力应在在地基允允许的承承载能力力之内。。地基承载载力：地基土土单位面面积上所所能承受受荷载的的能力。。极限承载载力(pu):地基达到到完全剪剪切破坏坏时的荷荷载。地基容许许承载力力(pa):同时满足足强度和和变形要要求的荷荷载（考考虑了安安全储备备）。3.地基承承载力定定义二、地基基变形的的三个阶阶段0sppcrpuabcp≤pcr

pcr＜p＜pua.线性变形形阶段（（压密阶阶段）塑性变形形区oa段，荷载载小，主主要产生生压缩变变形，荷荷载与沉沉降关系系接近于于直线，，土中τ＜τf,地基处于于弹性平平衡状态态。b.弹塑性变变形阶段段（剪切切阶段））ab段，荷载载增加，，荷载与与沉降关关系呈曲曲线，地地基中局局部产生生剪切破破坏，出出现塑性性变形区区。c.破坏阶段段bc段，塑性性区扩大大，发展展成连续续滑动面面，荷载载增加，，沉降急急剧变化化。

p≥pu连续滑动面2.局部剪切切3.冲剪破坏坏1.整体破坏坏1.整体破坏PS2.局部剪切PS3.冲剪破坏PS深土层表面土三、地基基的破坏坏形式(竖直荷载载)土质坚实实,基础埋深深浅；曲线开始始近直线线，随后后沉降陡陡增，两两侧土体体隆起。。中等密实实地基，，埋深较较大；曲曲线开始始就是非非线性，，没有明明显的骤骤降段。。松软地基基，埋深深大；荷载板几几乎垂直直下切，，两侧无无土体隆隆起。整体破坏坏、局部部剪切破破坏与冲冲剪破坏坏模型试试验1223在软粘土上的的密砂地基的的冲剪破坏某谷仓的地基基整体破坏四、地基承载载力设计值的的确定方法①要求较高高：f=pcr②一般情况况下：f=p1/4或p1/3我国取p1/4③用极限荷荷载计算：f=pu/Fs其中Fs---安全系数地基变形的剪剪切阶段（压密阶段、剪剪切阶段及破破坏阶段）也是土中塑塑性区范围随随着作用荷载载的增加而不不断发展的阶阶段，土中塑塑性区开展到到某一特定深深度时，其相相应的荷载称称为临界荷载。9.2临界荷载和临临塑荷载的确确定通常将允许地地基中有一定定塑性区得到到的临界荷载作为设计承载力。考察地基中塑塑性区的发展展地基土中某某一点应力力状态：一、塑性区区边界方程程的推导极限平衡应应力状态（（塑性区））条形荷载塑塑性区的计计算自重应力：：c1=0D+zc3=k00D+k’’0z弹性区的附附加应力：：设K0=K’0=1.0合力0DzMp极限平衡条条件：1，3代入上述方方程得到弹塑区边界界方程：二、临塑荷荷载及临界界荷载计算算计算地基中塑性区开展的最大深度Zmax，把上式对求导数，并令此导数等于零，即得则基底均布布荷载下临临界荷载表表达式为：：NNqNc对应Zmax=0—临塑荷载pcr；对应Zmax=B/4——临界荷载p1/4;对应Zmax=B/3——临界荷载p1/3。pcr,p1/4,p1/3=NB/2+Nq0D+NccNqNcNPcr1+/ctg-/2+)(1-Nq)ctg0p1/41+/ctg-/2+)(1-Nq)ctg(Nq-1)/2p1/31+/ctg-/2+)(1-Nq)ctg2(Nq-1)/3各种临界荷荷载的承载载力系数三、例题分分析【例】某条形基础础宽3m，埋深2m，作用在基基础底面的的均匀分布布荷载190kPa。已知土的的内摩擦角角=15°，粘聚力c=15kPa，重度=18kN/m3，求基础的的pcr和p1/4。通过土的内内摩擦角，，查表9－3，得到承载载力系数Nr=0.33，Nq＝2.30，Nc=4.85。于是得到到临塑荷载载为通过式（9.10）得到临界界荷载p1/4为：9.3极限承载力力计算地基极限承承载力可用用半理论半半经验公式式计算，其其理论基础础是刚塑体极限限平衡理论论。一、普朗特特尔地基极极限承载力力公式1.普朗特尔基基本解平衡方程极限平衡条条件假与定边界界条件极限平衡理理论：1920年，普朗特特尔(Prandtl)根据推导出当不不考虑土的的重力，，假定基底底面光滑无无摩擦力时时，置于地地基表面的的条形基础础的极限荷荷载公式。。平衡方程（（平面应变条条件）（a）（b）极限平衡条条件（c）z

zx

x

xz(1)基础底面是是绝对光滑滑(2)无重介质地地基(3)三类应力状状态区：假设与边界界条件BEFBpuCIIIIIII区(主动区)=pu=kapuPuII区(过度区)r=r0etgr0r452III区(被动区)3=D1=

kpDD(=0)根据平衡方程、、极限平衡衡条件、假假设与边界界条件，利用塑性性力学中的的滑移线法法可以求解解条形基础础的地基承承载力PuBEFBpuC45-22.普朗特尔-雷斯诺承载载力公式在普朗特尔理理论的基础上考考虑基础埋埋深的影响响实际地面D极限承载力力BEFBpuCq=0D考虑基础埋埋深的影响响其中泰勒对普朗特尔-雷斯诺公式的补充充:考虑基底以以下土体自自重对承载载力的影响响3.泰勒-普朗特尔-瑞斯纳承载载力公式C实际地面DBEFBpuq=0DOGGcc+c’假设c’=oc..tg=B/2tan(45/2)..tgDBCBpuq=0D二、司肯普普顿极限承承载力公式式pppacOBA=0时4545三、太沙基基极限承载载力公式1.基本条件2.假设的滑裂裂面形状3.极限承载力力公式1.基本条件（1）考虑地基土土的自重基基底土的重重量0（2）基底是完全全粗糙的（0=）（3）忽略基底以以上部分土土本身的阻阻力,简化为上部部均布荷载载q=DD0Dpu2.假设的滑裂裂面形状被动区过渡区刚性核jWpuBEpEpc’c’Ep=Ep1+Ep2+Ep3Ep1－土土的的重重度度gEp2－滑滑裂裂面面上上粘粘聚聚力力cEp3－超超载载qjj(1)太沙沙基基用用下下述述简简化化方方法法分分别别计计算算由由三三种种因因素素引引起起的的被被动动力力的的总总和和：：(2)(3)太沙沙基基极极限限承承载载力力公公式式N、Nq、Nc查书书上上表表9－5上式式只只适适用用于于条条形形基基础础，，对对于于圆圆形形或或方方形形基基础础，，太太沙沙基基提提出出了了半半经经验验的的极极限限荷荷载载公公式式：：圆形形基基础础方形形基基础础上述述三三式式只只适适用用于于整整体体剪剪切切破破坏坏的的情情况况，，对对于于局局部部剪剪切切破破坏坏，，沉沉降降较较大大，，其其极极限限荷荷载载较较小小。。太太沙沙基基建建议议采采用用较较小小的的c’、’值代代入入上上列列各各式式计计算算极极限限荷荷载载：：三、、例例题题分分析析【例】某路路堤堤如如图图所所示示，，已已知知路路基基填填土土性性质质：：1=18.8kN/m3，c1=33.4kPa，1=20°°；地地基基土土（（饱饱和和黏黏土土））性性质质：：2=15.7kN/m3，cu=22kPa，u=0°°。试试按按两两种种施施工工情情况况分分析析地地基基承承载载力力是是否否满满足足，，采采用用太太沙沙基基公公式式计计算算极极限限荷荷载载(K=3)。（1）路路基基填填筑筑速速度度很很快快，，比比荷荷载载在在地地基基中中引引起起的的超超孔孔隙隙水水压压力力消消散散速速率率快快；；（2）路路基基填填筑筑速速度度很很慢慢，，地地基基中中不不引引起起超超孔孔隙隙水水压压力力。。1:1.5H=8m15m12m将梯梯形形断断面面折折算算为为等等面面积积和和等等高高度度的的矩矩形形断断面面，，求求得得换换算算路路堤堤高高度度b=27m，地地基基土土浮浮重重度度5.9kN/m3用太太沙沙基基公公式式（（9-20）计计算算极极限限荷荷载载：：由u=0°°,查表表9-5得到到相相应应系系数数，，带带入入承承载载力力公公式式得得到到：：1:1.5H=8m15m12m路基基土土压压力力为为地基基承承载载力力安安全全系系数数路堤堤承承载载力力不不能能满满足足要要求求由d=22°°，查查表表9-5得到到承承载载力力系系数数，，带带入入公公式式得得到到：：地基基承承载载力力安安全全系系数数满足足要要求求路堤堤填填筑筑较较慢慢时时，，允允许许地地基基土土中中的的超超孔孔隙隙水水压压力力能能充充分分消消散散时时，，能能使使得得地地基基承承载载力力满满足足。。一、、确确定定地地基基承承载载力力特特征征值值当e≤0.033b,以临临界界荷荷载载的的理理论论公公式式P1/4为基基础础，，根根据据土土的的抗抗剪剪强强度度指指标标确确定定地地基基承承载载力力：：fa———土的的抗抗剪剪强强度度指指标标确确定定的的地地基基承承载载力力特特征征值值；；Mb、Md、Mc———承载载力力系系数数；；———地基基土土的的重重度度，，地地下下水水位位以以下下取取浮浮重重度度；；d———基础础埋埋置置深深度度(m)，一一般般从从室室外外地地面面标标高高计计算算；；m———基底底以以上上土土的的加加权权重重度度，，地地下下水水位位以以下下取取浮浮重重度度；；b———基础础底底面面宽宽度度，，大大于于6m时，，按按6m取值值；；对对于于砂砂土土小小于于3m时按按3m取值值；；ck———基底底下下一一倍倍短短边边宽宽深深度度内内土土的的粘粘聚聚力力标标准准值值。。9.4按规规范范方方法法确确定定地地基基承承载载力力1.按承承载载力力理理论论计计算算公公式式确确定定当地地基基持持力力层层土土的的透透水水性性较较差差（（例例如如厚厚度度较较大大的的饱饱和和软软粘粘土土）），，在在快快速速加加载载条条件件下下u＝0，得得因此此得得到到短短期期承承载载力力为为这里里二.按现现场场载载荷荷试试验验确确定定根据据p-s曲线线确确定定承承载载力力的的特特征征值值faA≥0.25m2(软土土中中≥0.5m2)地基基破破坏坏的的判判定定(1)明显显侧侧向向挤挤出出或或发发生生裂裂纹纹；；(2)荷载载增增量量很很小小,沉降降急急剧剧增增加加；；(3)某级级荷荷载载增增量量下下,24小时时内内沉沉降降不不能能稳稳定定；；(4)s/b>0.06的荷荷载载作作为为破破坏坏荷荷载载载荷荷试试验验pcr

pus荷载沉降曲线承载载力力的的特特征征值值fak比例例界界限限pcr当pu<1.5pcr时，，取取极极限限承承载载力力一一半半(安全全系系数数为为2