《地基承载力》PPT课件.ppt

1、地基承载力,第 9 章,第 9 章, 9.1 概 述 9.2 浅基础的地基破坏模式 9.3 地基临界荷载 9.4 地基极限承载力 9.5 地基容许承载力和地基承载力特征值,地基承载力,9.1 概 述,地基土沉降变形,建筑物基础沉降和沉降差,变形要求,第9章 地基承载力,荷载过大超过地基承载力,地基产生滑动破坏,稳定要求,9.1 概 述,第9章 地基承载力,某谷仓的地基整体破坏,水泥仓地基整体破坏,蓝粘土,石头和粘土,地基土可能的滑动方向,岩石,办公楼外墙,黄粘土,确定地基承载力的方法,静荷试验或其他原位试验 规范查表方法 理论公式方法 经验法（类比法）,确定地基承载力不可能完全相同，尚需结合区

2、域地质条件参照经验综合确定,9.1 概 述,第9章 地基承载力,现场载荷试验,现场载荷试验,平板载荷试验要点,0.5 0.5m, 0.71 0.71m, 1.0 1.0m 不少于3点 8-10级 每级稳定的标准 承载力的特征值,地基破坏的判定 (1)明显侧向挤出或发生裂纹 (2)荷载增量很小,沉降急剧增加, (3)某级荷载增量下,24小时内沉降不能稳定 (4)s/b0.06的荷载作为破坏荷载,载荷试验,pcr,pu,现场载荷试验,承载力的特征值fak,比例界限pcr 当pu1.5 pcr时，取极限承载力一半 渐变型曲线 s/b = 0.010.015低压缩性土 s/b = 0.02高压缩性土,

3、9.2 浅基础的地基破坏模式,9.2.1 三种破坏模式,天然浅基础(35米),基础埋深b 强度大的粘性土(老粘土)、密实砂。,过渡类型的破坏,压缩性大、强度很低的粘性土，疏松的砂,第9章 地基承载力,冲剪破坏的模型实验,地基的破坏形式，主要与地基土的性质尤其是与压缩性质有关。 较坚硬或密实的土，具有较低的压缩性，通常呈现整体剪切破坏 软弱粘土或松砂土地基，具有中高压缩性，常常呈现局部剪切破坏或者冲剪破坏。,9.2 浅基础的地基破坏模式,9.2.2 破坏模式的影响因素和判别,第9章 地基承载力,破坏模式的影响因素,地基土的条件：种类、密度、含水量、压缩 性、抗剪强度等。,基础条件：形式、埋深、尺

4、寸等。,9.3 地基临界荷载,9.3.1 地基塑性区边界方程,直线变形阶段,塑性变形阶段,塑性流动阶段,第9章 地基承载力,临塑荷载,极限荷载,1.地基土中应力状态的三个阶段,2. 地基塑性区边界方程,公式推导依据：用线弹性理论计算附加应力； 用强度理论建立极限平衡方程式。 设：均质地基，条形基础，均布荷载。 假定： 基础埋深内，基础两边缘以外土对m点的作用可用土的自重来代替。 地基为直线变形体。 土的自重产生类似静水应力情况（k0=1）。（即认为土的变化为0，=0.5）,9.3 地基临界荷载,9.3.1 地基塑性区边界方程,第9章 地基承载力,9.3.1 地基塑性区边界方程,2. 地基塑性区

5、边界方程,9.3 地基临界荷载,第9章 地基承载力,第一步：用弹性理论求M点大小主应力,叠加后得：,2. 地基塑性区边界方程,9.3 地基临界荷载,9.3.1 地基塑性区边界方程,第9章 地基承载力,第二步：M点极限平衡时，满足一点的极限平衡方程式,将1、3代入上式得：,（9-4）,2. 地基塑性区边界方程,9.3 地基临界荷载,9.3.1 地基塑性区边界方程,第9章 地基承载力,9.3.2 地基的临塑荷载和临界荷载,1.临塑荷载 在一定荷载作用下，塑性区的最大深度zmax可由数学上求极值的方法求得,（9-5）,9.3 地基临界荷载,第9章 地基承载力,大尺寸的水工建筑物可取pcr作为地基承载

6、力,9.3.2 地基的临塑荷载和临界荷载,9.3 地基临界荷载,第9章 地基承载力,1.临塑荷载,2.临界荷载,p1/3p1/4pcr,在中心荷载作用下，控制塑性区最大开展深度zmax=b/4，在偏心荷载下控制zmax=b/3，对一般建筑物是允许的。分别将zmax=b/4和zmax=b/3代入（9-5）得：,9.3.2 地基的临塑荷载和临界荷载,9.3 地基临界荷载,第9章 地基承载力,9.4 地基极限承载力,求地基极限承载力的目的是通过求出pu再除以一个大于1的安全系数进行折减,从而确定地基承载力.即地基承载力f=pu/k,极限承载力的求解方法:,按照极限平衡理论求解.(数学上有困难,很难得

7、出解析解) 普郎德尔; 赖斯纳公式 按照假定滑动面求解.(按整体剪切破坏模式) 太沙基; 汉森; 魏锡克公式,第9章 地基承载力,9.4.1 普郎特尔和赖斯纳极限承载力,假定:,基础：刚性条形基础、底面光滑、无埋深 地基：刚塑性、=0,郎肯主动区,过渡区,郎肯被动区,推导参见土力学及岩石力学武汉水利电力学院编 P195-196,普郎特尔模型,9.4 地基极限承载力,第9章 地基承载力,9.4.1 普郎特尔和赖斯纳极限承载力,普郎特尔极限承载力,（9-9）,赖斯纳极限承载力,(9-10),9.4 地基极限承载力,第9章 地基承载力,Pu = c.Nc,Nq 承载力系数,或查表9-1,1924年，

8、赖斯纳在普郎德尔理论的基础上考虑了基础埋深的影响即把基底以上两侧土仅仅视同作用在基底水平面上的柔性超载 q（=md），导出了地基极限承载力计算公式,或查表9-1,9.4.2 太沙基极限承载力,适用条件（5条假设p240）基底为粗糙的条基，基土为硬粘土或密砂。即类破坏。假定地基中滑动形式如下：,区 楔形压密区：（不进入剪切状态而进入压密状态形成 “弹性核”核与基底呈角。450+/2） 区 过度区：（滑动面按对数螺线变化，b点垂直，c点相 切，切线与水平线呈450-/2）,9.4 地基极限承载力,第9章 地基承载力,区 郎肯被动区：（即处于被动极限平衡状态，滑动面为 平面，与水平面的夹角为450-

9、/2 ）,把“aba1”做脱离体，根据静力平衡条件，求得太沙基极限承载力公式：,被动土压力系数,9.4.2 太沙基极限承载力,9.4 地基极限承载力,第9章 地基承载力,(9-13),9.4.2 太沙基极限承载力,9.4 地基极限承载力,第9章 地基承载力,图9-10 太沙基公式承载力系数（基底完全粗糙）,对局部剪切破坏模型，太沙基建议将c和tg均降低1/3。即取：,9.4.2 太沙基极限承载力,9.4 地基极限承载力,第9章 地基承载力,根据调整后的*由图9-10查得Nc、Nq、N，按式（9-13）计算,对于圆形或方形基础，太沙基建议按下列半经验公式计算地基极限承载力,9.4.2 太沙基极限

10、承载力,9.4 地基极限承载力,第9章 地基承载力,9.4.3 汉森和魏锡克极限承载力,（9-22）,9.4 地基极限承载力,第9章 地基承载力,汉森给定的安全系数也为23。,9.4.3 汉森和魏锡克极限承载力,9.4 地基极限承载力,第9章 地基承载力,Nc、Nq、N 承载力系数 Sc、Sq、S 基础形状修正系数 ic、 iq、 i 荷载倾斜修正系数 dc、 dq、 d 基础埋深修正系数 gc、 gq、 g地面倾斜修正系数 bc、 bq、 b 基底倾斜修正系数,表9-2,表9-3,表9-4,表9-5,表9-6,表9-2,影响地基承载力的因素,根据太沙基的极限承载力公式：,1.重度的影响 粘性

11、土：地下水位上升pu；另外，粘性土c pu 砂土: c=0, 几乎不影响pu ;(地下水对的影响可忽略不计) 但 pu 可减少0.5-0.7倍.,第9章 地基承载力,影响地基承载力的因素,2.基宽b的影响 砂土: c=0 ,较大,bpu明显. 粘性土: 很小,或u=0,Nr小或Nr=0,第三项小或等于零, 所以b不能达到pu的目的,也是不经济的.另外, b会导致S,而承载力对沉降则是有限制的.所以 粘性土地基增加b时要慎重. 3.基础埋深的影响: 对均质地基,d则pu,对软弱地基尤为明显.但要注意 地基结构的影响. 4. c 、的影响: c、pu，但要注意指标的合理选取。 一般 施工期用 q 或 UU 指标（短期强度） 使用期用 cq 或 CU 指标（长期强度）,第9章 地基承载力,地基容许承载力:地基稳定有足够安全度的承载能力,用地基极限承载力除以一个安全系数,即是用定值法