第六章、地基承载力计算.pptVIP

8 地 基 承 载 力 现场载荷试验 地基的破坏形式 太沙基极限承载力理论 * * 地基承载力：地基土在强度和变形允许范围内没，单位面积上所能承受荷载的能力。 极限承载力：地基即将丧失稳定性时的承载力。 地基勘探 千斤顶 荷载板 　　　　地基剪切破坏的型式：整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏。 P～S曲线特征 　　当基础荷载较小时，基底压力P与沉降S基本 上成直线关系(oa)。属于线弹性变形阶段。 　　当荷载增加到某一数值时，在基础边缘处的土开始发生剪切破坏．随着荷载的增加，剪切破坏区(或称塑性变形区)逐渐扩大。这时压力与沉降之间成曲线关系(ab)，属于弹塑性变形阶段。 　　如果基础上的荷载继续增加．剪切破坏区不断扩大，最终在地基中形成一连续的滑动面，基础急剧下沉或向一侧倾倒，同时基础四周的地面隆起，地基发生整体剪切破坏，属于塑性破坏阶段。 　　曲线有两个转折点a和b，相应于a点的荷载称为临塑荷载Pcr，指地基土开始出现剪切破坏时的基底压力。 　　相应于b点压力称为地基极限承载力Pu，是地基承受基础荷载的极限压力，当基底压力达到入时，地基就发生整体剪切破坏。 P～S关系曲线 土体极限平衡条件 地基临塑荷载和临界荷载 　　地表作用均布条形荷载 p， 在地表下任一点M处将产生附加应力，其大、小主应力为： 　　 M处土的自重应力为： ?1= ? z=? z+? 0D ?3 = ?x=K0 ? z 　　 以上两项在M点产生的应力在数 值上不能叠加，因为由均布条形荷载p所引起的附加大、小主应力的方向与土自重所引起的大、小主应力的方向是不一致的。假定在极限平衡区土的静止侧压力系数K0＝1，则由土自重引起的法向应力在各个方向都相等。 　　 　　地基中任意一点的?1和?3可写成如下形式： K0＝1 ? 0 —— 基础底面以上土的平均重度 ? —— 基础底面以下土的重度 塑性区的边界方程 塑性区的最大发展深度Zmax 塑性区的最大发展深度Zmax，可由dz/d?＝0 的条件求得，即 所以　　2?=?/2-? 塑性区的最大发展深度Zmax 基底压力的一般形式： 临塑荷载： 当荷载p增大时，塑性区发展，该区的最大深度也随而增大，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 p 即为临塑荷载 pcr， 临塑荷载的表达式如下： 临界荷载： 经验证明，即使地基发生局部剪切破坏，地基中的塑性区有所发展，只要塑性区的范围不超出某一限度，就不致影响建筑物的安全和使用，因此，如果用pcr作为浅基础的地基承载力无疑是偏于保守。 　　在中心垂直荷载作用下，塑性区的最大发展深度Zmax＝B/4或B/3时的荷载称为临界荷载。 　　应该指出，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。此外，在临塑荷载的推导中采用弹性力学的解答，对于已出现塑性区的塑性变形阶段，公式的推导是不严格的。 地基的极限承载力 　　 普朗德尔极限承载力理论 　　普朗德尔理论基本假设： 　　1920年，普朗德尔 (L.Prandtl)根据塑性理论，研究了刚性物体压入均匀、各向同性、无质量的半无限刚塑性介质时，导出了介质达到破坏时的滑动面形状及相应的极限压应力公式。 　　1. 地基土是均匀、各向同性的无重量介质，即认为土的g ＝0，只具有c、j 的材料;　　2. 基础底面光滑，即基础底面与土之间无摩擦力存在。因此水平面为大主应力面，竖直面为小主应力面。 　　3. 当地基处于极限(或塑性)平衡状态，将出现连续的滑动面其滑动区域将由朗肯主动区I、径向剪切区（过渡区）Ⅱ及和朗肯被动区Ⅲ所组成。 条形刚性板下的滑移线 对数螺线 　　普朗德尔得出极限承载力的理论解为： 式中: Nc称为承载力系数，是仅与j有关的无量纲系数，c为土的粘聚力。 　　当荷载板下的土体处于塑性平衡状态时，塑流边界为d’c’bcd，塑性区共分五个区，即一个Ⅰ，两个Ⅱ区和两个Ⅲ区。由于基底是光滑的，因此在Ⅰ区的大主力是垂直向的，破裂面与水平面成45+j/2角，称为主动朗肯区．在Ⅲ区大主应力是水平向的．其破裂面与水平面成的45－j/2角，称为被动朗肯区。在Ⅱ 中的滑动线，一组是对数螺线，另一组则是a’和a为起点的辐射线。 普朗德尔——赖斯纳极限承载力理论 　　赖斯纳(Reissner，1924)在普朗德尔理论的基础上，进一步研究了当基础有埋置深度D时的极限承载力理论。 　　普朗德尔——赖斯纳理论基本假设： 　　在普朗德尔理论基本假设基础上，增加一条件，当基础有埋置深度D时，将基础底面以上的两侧土重用的均布超载 q＝g D 来代替。 　　地基极限承载力为