基础工程第三章地基承载力及确定

第3章地基承载力3.1根本概念3.2设计实际3.3地基承载力确实定3.4地基承载力的修正13.1根本概念地基接受荷载的才干。为了满足地基强度和稳定性的要求，设计时必需控制根底底面最大压力不得大于某一界限值，这一界限值称为地基承载力。地基承载力有允许值、特征值、极限值等。1、地基承载力2、地基承载力特征值fa：指由载荷实验测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。sp~spcrpufasap23、地基承载力特征值fa的特点：1.地基承载力特征值本质就是允许承载力2.按正常运用极限形状原那么确定3.以地基的变形作为控制规范3重要性系数分项系数分项系数1〕允许承载力实际2〕极限承载力实际－平安系数法3〕极限承载力实际－分项系数法3.2设计实际41)允许承载力实际承载力：塑性区开展范围：Pcr，P1/4，s/b=0.01-0.02〔载荷实验〕、计算公式荷载：规范值〔组合〕F塑性区允许承载力:确保地基不发生剪切破坏而失稳，同时又保证建筑物的沉降不超越允许值的最大荷载。51)允许承载力实际在载荷实验中可以由其比例界限确定；按一定沉降比人为规定，例如s/b0.002在实际计算中可以由塑性区开展实际中的临塑荷载pcr、p1/4、p1/3确定。按允许承载力实际确定的承载力，其沉降普通也会满足要求，经常不需进展沉降验算。在这种设计中，工程的平安性和可靠性是无定量的概念。因此是一种阅历的设计方法。其设计荷载可取为规范值或规范组合。62)极限承载力实际—平安系数法承载力：极限承载力实际公式、平板载荷实验极限值/平安系数〔2~3〕荷载：采用规范值〔组合〕7在这一实际方法中，其平安程度用单一的平安系数K表示，但这一平安系数反映多大的失事概率是不得而知的。对于地基承载力问题，单一平安系数法的普通表达式为：83)极限承载力实际－分项系数承载力〔抗力〕：采用极限承载力规范值除以抗力分项系数荷载：荷载效应组合的代表值×分项系数

9基于可靠度实际的分项系数设计方法是一种极限形状设计方法。由于工程中的荷载和抗力都是随机变量，有多少能够使荷载大于抗力而失事是一个随机事件。破坏的概率〔能够性〕决议于两个随机变量的均值〔众值，中值及某个分位值〕及其分布。3)极限承载力实际－分项系数103.3地基承载力确实定按土的抗剪强度目的以实际公式计算载荷实验按规范提供的承载力表确定〔地方规范〕阅历方法111〕实际公式：pcr、p1/4、p1/3以及极限承载力实际计算公式,如太沙基、普郎德尔、斯肯普特、汉森、魏西克公式等。当偏心距e小于或等于0.033倍根底底面宽度时，根据土的抗剪强度目确实定地基承载力特征值可按下式计算，并应满足变形要求：fa=Mbγb+Mdγmd+Mcck以p1/4=NB/2+Nqd+Ncc为实际根据1、按土的抗剪强度目确实定2〕规范引荐的公式≥24°时，Mb实践比实际大12fa——由土的抗剪强度目确实定的地基承载力特征值；Mb、Md、Mc——承载力系数，按规范GB50007-2002查表确定；b——根底底面宽度，大于6m按6m取值，对于砂土小于3m按3m取值ck——基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力规范值。γ——根底底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度；γm——根底底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；留意：上式计算结果不再进展宽度和深度的修正。应进展地基变形验算。13承载力系数Mb、Md、Mc表3-1土的内摩擦角标准值ψk(°)MbMdMc0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

0

0.03

0.06

0.10

0.14

0.18

0.23

0.29

0.36

0.43

0.51

0.61

0.80

1.10

1.40

1.90

2.60

3.40

4.20

5.00

5.801.00

1.12

1.39

1.55

1.73

1.94

2.17

2.43

2.72

3.06

3.44

3.87

4.37

4.93

5.59

6.35

7.21

8.25

9.44

10.843.14

3.32

3.51

3.71

3.93

4.17

4.42

4.69

5.00

5.31

5.66

6.04

6.45

6.90

7.40

7.95

8.55

9.22

9.97

10.80

11.73注：

ψk---基底下一倍短边宽深度内土的内摩擦角标准值.142、载荷实验法载荷实验：包括浅层平板载荷实验和深层平板载荷实验，浅层平板载荷实验适用于浅层地基，深层平板载荷实验适用于深层地基。1516浅层平板载荷实验17载荷板的测试范围：在现场经过0.25～0.50m2的载荷板对扰动较少的地基土体直接施荷，所测得的成果普通能反映相当于1～2倍荷载板宽度的深度以内土体的平均性质。规范要求:对地基根底设计等级为甲级的建筑物采用载荷实验、实际公式计算及其他原位实验等方法综合确定。载荷板实验的主要优缺陷：载荷实验可靠性高；费时、耗资；实验只能反映浅层地基的承载力。图载荷板与实践根底对地基的影响深度比较(a)载荷实验(b)实践根底20确定地基承载力特征值的方法(一)p-s曲线“陡降型〞——取值主要由地基强度控制，常出现于低紧缩性土〔二〕p-s曲线“缓变型〞——取值主要由地基允许变形控制，常出现于中、高紧缩性土21(一)p-s曲线“陡降型〞取图中的比例界限荷载作为承载力特征值对于少数呈“脆性〞破坏的土，Pb与极限载荷很接近，当Pu<2Pb时，取Pu/2作为承载力特征值。22〔二〕p-s曲线“缓变型〞当压板面积为0.25～0.50m2时，规定取s/b=0.01～0.015所对应的荷载作为承载力特征值，但其值不应大于最大加载量的一半。23同一层土，应选择三个以上实验点，得到那么取243、岩石地基承载力确定方法按岩基载荷实验方法确定。按GB50007-2002附录H进展。对完好、较完好、较破碎的岩石地基承载力特征值，可根据室内饱和单轴抗压强度按下式计算：式中：fa——岩石地基承载力特征值〔kPa〕；frk——岩石饱和单轴抗压强度规范值〔kPa〕,按下式计算：25frk=ψ×frmψ=1-(1.704/√n+4.678/n2)δψ、δ、n——分别为统计修正系数、变异系数和统计个数。frm——岩石饱和单轴抗压强度平均值；该值是以每组六个φ50mm*100mm的饱和岩样〔对于粘土质岩，在确保施工期及运用期不致遭水浸泡时，可采用天然湿度的式样，不进展饱和处置〕以每秒500~800kPa的加载速度加载直至试样破坏，作为一组试样实验值计算其平均值。ψr——折减系数。根据岩体完好程度以及构造面的间距、宽度、产状和组合，由地域阅历确定。无阅历时，对完好岩体可取0.5；对较完好岩体可取0.2~0.5；对较破碎岩体可取0.1~0.2；该折减系数值未思索施工因数及建筑物运用后风化作用的继续。26在ψr确实定中，关键的是要确定岩体的完好性，岩体的完好程度划分为完好、较完好、较破碎、破碎和极破碎。可按下表定量划分：完整程度完整较完整较破碎破碎极破碎完整性指数＞0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15＜0.15令完好性指数为ζ，那么ζ=(VPY/VPK)2，式中：VPY为岩体纵波波速，VPK为岩块纵波波速。选定岩体、岩块测定波速时应有代表性。当缺乏实验数据时可按GB50007~2002附录A.0.2执行。27静力触探；动力触探；规范贯入实验等当地基根底设计等级为甲级和乙级时，应结合室内实验成果综合分析，不宜单独运用。其他原位测试方法283.4地基承载力的修正当根底宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从荷载实验或其他原位测试、阅历值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：29ηb、ηd——根底宽度和埋深的地基承载力修正系数。按根底下土的类别查表取值。γ——根底底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度；γm——根底底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；b——根底底面宽度〔m〕，当基宽小于3m时按3m取值，大于6m时按6m取值；d——根底埋置深度〔m〕，普通自室外地面标高算起。在填方整平地域，可自填土地面标高算起，但填土在上部构造施工后完成时，应从天然地面标高算起。对于地下室，如采用箱形根底或筏基时，根底埋置深度自室外地面标高算起；当采用独立根底或条形根底时，自室内地面标高算起。303132例1：如下图地质土性和独立根底尺寸，运用承载力公式计算持力层的承载力特征值。假设地下水稳定下降1m至1.7m，问承载力特征值有何变化？33解：由φk=20o,查表得Mb=0.51、Md=3.06、Mc=5.66。持力层地基承载力的特征值为：假设地下水稳定下降1—1.7m，那么地基承载力特征值添加至：34例2：某柱基，作用在设计处的荷载特征值、根底尺寸、埋置深度及地基条件如下图，计算修正后的地基承载力特征值。图5-335可以查得承载力特征值修正系数：基底以上的土加权平均重度为：