地基承载力的评估及计算方法.ppt

地基承载力的评估及计算方法 6.1 概 述 地基承载力是指地基土单位面积上所能承受荷载的能力，以kPa计。一般用地基承载力特征值来表述。 地基承载力的特征值是指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所对应的压力值 地基承载力可分为允许承载力和极限承载力 允许承载力是指地基土允许承受荷载的能力 极限承载力是地基土发生剪切破坏而失去整体稳定时的基底最小压力。 概 述 概 述 概 述 确定地基承载力的方法有载荷试验法、理论计算法、规范查表法、经验估算法等 在工程设计中为了保证地基土不发生剪切破坏而失去稳定，同时也为使建筑物不致因基础产生过大的沉降和差异沉降，而影响其正常使用，必须限制建筑物基础底面的压力，使其不得超过地基的承载力设计值 6.2 地基的破坏模式 现场载荷试验 :通过试验可 得到载荷板在各级压力p的作 用下，其相应的稳定沉降量， 绘得p-s 曲线 地基的破坏的形式 整体剪切破坏:常发生在浅埋基础下的密砂或硬粘土等坚实地基中 地基的破坏形式 局部剪切破坏: 常发生于中等 密实砂土中 地基的破坏形式 刺入剪切破坏 :发 生在松砂及软土中 地基的破坏形式 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，还同基础埋置深度、加荷速度等因素有关。 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刺入剪切破坏 。 地基的破坏形式 地基变形的三个阶段 (1)压密阶段(或称直线变形阶段) p-s 曲线上的oa段， p-s 曲线接近于直线，土中各点的剪应力均小于土的抗剪强度，土体处于弹性平衡状态。载荷板的沉降主要是由于土的压密变形引起的。把p-s 曲线上相应于a点的荷载称为比例界限p cr，也称临塑荷载。 地基的破坏形式 (2)剪切阶段 p-s 曲线上的ab段，此段曲线为非线性关系，沉降的增长率△S/△p随荷载的增大而增加。地基土中局部范围内的剪应力达到土的抗剪强度，土体发生剪切破坏，这些区域也称塑性区。随着荷载的继续增加，土中塑性区的范围也逐步扩大，直到土中形成连续的滑动面，由载荷板两侧挤出而破坏。因此，剪切阶段也是地基中塑性区的发生与发展阶段。相应于p-s 曲线上b点的荷载称为极限荷载pu。 地基的破坏形式 (3)破坏阶段 p-s 曲线上的bc段。当荷载超过极限荷载后，载荷板急剧下沉，即使不增加荷载，沉降也将继续发展，因此，p-s 曲线陡直下降。在这一阶段，由于土中塑性区范围的不断扩展，最后在土中形成连续滑动面，土从载荷板四周挤出隆起，地基土失稳而破坏。 6.3 地基临塑荷载和临界荷载 按塑性开展深度确定地基承载力 假定条件 地基为均质半无限体，将地基中的剪切破坏区即塑性开展区限制在一定范围内。 允许塑性区有一定的开展范围又保证地基最大限度的安全承担结构荷载时的基地压力确定地基的设计承载力 地基临塑荷载和临界荷载 按塑性开展深度确定地基承载力 解答思路 依据弹性理论求出地基任意点自重应力和附加应力的表达式，再应用极限平衡条件推求塑性区边界方程，从而通过限定塑性开展区的最大深度获得地基承载力公式。 6.3 地基临塑荷载和临界荷载 地基的临塑荷载P cr ：地基中刚开始出现塑性变形区时相应的基底压力。 临塑荷载的计算公式 P174---(6-5) 地基临塑荷载和临界荷载 式中： d——基础的埋置深度，m； γ——基底平面以上土的重度，kN/m3； c——土的粘聚力，kPa； φ——土的内摩擦角(度)，计算时化为弧度，即 乘π/180; N d、Nc——承载力系数，可查表6-1得出。 地基的临界荷载 临界荷载 因用P cr作为地基承载力设计值偏保守而不经济，故工程中允许塑性区发展到一定范围。一般中心受压基础可取z max=b/4，偏心受压基础可取z max=b/3，与此相应的地基承载力用P1/3、P1/4表示，称为临界荷载 。 地基的临界荷载临界荷载公式(6-6)、(6-7) 地基的临界荷载 式(6-6)与式(6-7)中，第一项中的γ为基底面以下地基土的重度；第二项中的γ为基础埋置深度范围内土的重度；如系均质土地基则重度相同。另外，如地基中存在地下水时，则位于水位以下的地基土取浮重度γ′值计算。 6.4 地基承载力的确定方法 按极限荷载确定地基承载力 极限荷载即地基达到完全剪切破坏时的最小压力。极限荷载除以安全系数可作为地基的承载力设计值。 极限承载力的理论推导目前只能针对整体剪切破坏模式进行。确定极限承载力的计算公式：一类是假定滑动面法，先假定在极限荷载作用时土中滑动面的形状，然