山东建筑大学土力学第9章地基承载力1详解.ppt

地基承载力 第 9 章 本章内容 9.1 概述 9.2浅基础的破坏模式 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 1.1概述 * 9地基承载力 * 建筑物地基设计的基本要求： 稳定要求：荷载小于承载力（抗力） 变形要求：变形小于设计允许值 S?[S] 与土的强度有关 与土的压缩性有关 地基承载力 沉降计算（分层总和法） 1.1概述 在粘土地基上的某谷仓地基破坏情况 1.1概述 1940年在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆 1.1概述 承载力的概念： 地基承受荷载的能力。数值上用地基单位面积上所能承受的荷载来表示。 极限承载力： 地基承受荷载的极限能力。数值上等于地基所能承受的最大荷载。 容许承载力 保留足够安全储备，且满足一定变形要求的承载力。也即能够保证建筑物正常使用所要求的地基承载力。 ?承载力设计值(特征值) 确定承载力方法： 现场原位试验法、理论公式法、规范表格法、当地经验法 1.1概述 现场试验确定地基承载力 载荷试验 旁压试验 载荷板 千斤顶 百分表 堆载式载荷试验 1.1概述 地锚式载荷试验 1.1概述 9.2浅基础的破坏模式 9.2.1地基的破坏形式 1 整体破坏 土质坚实，基础埋深浅；曲线开始近直线，随后沉降陡增，两侧土体隆起。 2 局部剪切破坏 松软地基，埋深较大； 曲线开始就是非线性， 没有明显的骤降段。 P S 1 2 3 9.2.2破坏模式的影响因素和判别 影响因素： （1）地基土的条件：种类、密度、含水量、压缩性、抗剪强度等； （2）基础条件：型式、埋深、尺寸等； 注意：土的压缩性是影响破坏模式的主要因素。 3 冲剪破坏 松软地基，埋深较大； 荷载板几乎是垂直下切， 两侧无土体隆起。 9.2浅基础的破坏模式 9.3地基临界荷载 1 2 3 S P 0 比 例 界 限 极 限 荷 载 Pcr Pu 阶段1：压缩阶段 阶段2：剪切阶段 阶段3：隆起 阶段 P~S曲线 临 塑 荷 载 9.3.1地基塑性变形区的边界方程 9.3地基临界荷载 边界方程(条形基础) q p ?0 z 地表下任意点的大、小主应力表达式： B 地基中任意点的大、小主应 力表达式： 其中： 9.3地基临界荷载 极限平衡条件： ?1， ?3的解代入极限平衡将条件，得到： 9.3.2地基临塑荷载和临界荷载 1、临塑荷载 9.3地基临界荷载 若zmax=0，表示地基中刚要出现但尚未出现塑性区，相应 的荷载即为临塑荷载： 或 其中承载力系数按下式计算或查表求得： 9.3地基临界荷载 2、临界荷载： 是指允许地基产生一定范围塑性区所对应的荷载。 中心荷载作用 取 或 偏心荷载作用 取 同理可得 公式 承载力系数： 注意：临塑荷载公式是在均布条形荷载的情况下导出的，通常对于矩形和圆形基础也借用这个公式计算，其结果偏于安全 。 讨论 1 公式推导中假定k0 =1.0与实际不符，但使问题得以简化 2 计算临界荷载p1/4 , p1/3时土中已出现塑性区，此时仍按弹性理论计算土中应力，在理论上是矛盾的 9.3地基临界荷载 b、d 增大 p1/4 、p1/3增大 ?、c、? 增大 外因 内因 临界荷载： pcr = ?0 dNq+cNc 临塑荷载： b的变化对pcr没有影响 9.4地基极限承载力 9.4.1普朗德尔和赖斯纳极限承载力 1主动朗肯区： pu为大主应力，AC与水平向夹角45?? ? ?2 2 过渡区：r=r0e? tg? 3被动朗肯区：水平方向为大主应力，EF与水平向夹角45?- ? ?2 q=?0d d pu 9.4地基极限承载力 普朗德尔极限承载力 其中承载力系数 赖斯纳极限承载力 其中承载力系数 9.4.2太沙基承载力 太沙基假设： （1）地基土有重量；（2）基底粗糙； （3）不考虑基底以上填土的抗剪强度；（4）发生整体剪切破坏； （5）地基滑动面的形状如图。 9.4地基极限承载力 刚性核 被动区 过渡区 太沙基极限承载力 承载力系数 9.4地基极限承载力 局部剪切破坏 建议调整抗剪强度指标 方形基础 整体剪切破坏 局部剪切破坏 圆形基础 整体剪切破坏 局部剪切破坏 太沙基理论的安全系数 9.4.3汉森和魏锡克极限承载力 修正公式 假定：基底光滑、考虑荷载倾斜、偏心、基础形状、地面倾斜、 基底倾斜等影响，其修正公式： 9.4地基极限承载力 注意：修正系数见相应表格 * 9地基承载力