第七章-地基承载力.doc

课程辅导 第六章、天然地基承载力 第六章 天然地基承载力 一、内容简介 ? 地基承受荷载的能力称为地基承载力。本章中首先将介绍地基临塑压力、地基极限承载力的理论计算方法，然后介绍《铁路桥涵地基和基础设计规范》及《建筑地基基础设计规范》中计算地基承载力的经验公式。 二、基本内容和要求 1 ．基本内容 （ 1 ）地基承载力； （ 2 ）浅基础地基的破坏形态； （ 3 ）浅基础地基的临塑压力及塑性区的确定； （ 4 ）浅基础地基极限承载力荷载的近似解（ Prandtl — Vesic 计算方法）； （５）按规范确定地基承载力； （６）原位试验确定地基承载力。 2 ．基本要求 ★ 概念及基本原理 【掌握】地基承载力；临塑荷载（压力）；极限荷载；极限承载力；容许承载力；基本容许承载力；地基承载力特征值、修正后的地基承载力特征值 【理解】整体剪切破坏；局部剪切破坏；冲切破坏； Prandtl — Vesic 公式的计算模型； ★ 计算理论及计算方法 【掌握】用 Prandtl — Vesic 公式计算地基极限承载力；按《铁路桥梁涵洞设计规范》及《地基基础设计规范》计算地基极限承载力 【理解】临塑压力及塑性区最大深度的推导及计算 ★ 试 验 【理解】荷载试验确定地基承载力；旁压试验确定承载力 三、重点内容介绍 1 ．地基承载力的基本概念 地基承载力：地基承受荷载的能力。 极限承载力：地基破坏时所对应的基底压力。 容许承载力：保证地基不发生破坏（不产生过大沉降）留有一定安全储备时所允许的最大基底压力。 确定地基容许承载力的方法大致可归纳如下： （ 1 ）按控制地基中塑性区开展深度的方法。 （ 2 ）按理论公式推求地基的极限荷载 p k 再除以安全系数的方法。 （ 3 ）按规范提供的经验公式确定地基的容许承载力。 （ 4 ）按原位测试的方法确定地基的容许承载力。 2 ．地基的破坏形态 如图 6-1 所示，地基破坏有以下三种形式： 图 6-1 地基破坏形式 （ 1 ） 整体剪切破坏 破坏特征：地基中有完整的滑动面，滑动面延伸到地表，地表有隆起。 p - S 曲线：当荷载小于 时，地基中的土体处于弹性状态，沉降与荷载之间呈线性关系， 称为临塑荷载；荷载继续增大，地基中出现塑性破坏区， p - S 曲线开始弯曲，至 时地基破坏， p - S 曲线急剧下降， 称为极限荷载。 破坏发生条件：地基为密实的砂土或硬粘土，基础埋深很小。 （ 2 ） 局部剪切破坏 破坏特征：地基中有剪切面，但剪切面仅延伸到一定位置即中断，没有延伸到地表面 。基础两侧土没有挤出现象，地表只有微量的回升， p - S 曲线没有明显的拐点。 破坏发生条件： 地基为一般粘性土或中密砂土，基础埋深很浅；基础埋深较大时，无论是砂性土或粘性土地基，最常见的破坏形态是局部剪切破坏。 （ 3 ） 冲切破坏 破坏特征：地基中没有滑动面，地表没有隆起， p - S 曲线没有明显的拐点。 破坏发生条件：地基为松砂（或其它松散结构的土），不论基础是位于地表或具有一定的深度。 3 ．地基临塑压力及塑性区最大深度 临塑压力：当地基刚刚出现塑性（出现应力达到极限平衡的点）时所对应的基底压力叫临塑压力。 （ 1 ）塑性破坏区的确定 求解地基临塑压力及塑性区最大深度的要点是： ① 地基中一点的应力由自重应力和附加应力产生。若基础为条形基础，并假设侧压力系数 ，则地基中一点的主应力为 （ 6-1 ） ② 达到极限平衡（进入塑性）的点，应满足条件 Mohr-Coulomb 准则 （ 6-2 ） 由以上两式，可得 （ 6-3 ） 即：对应某一荷载值 p 时，一系列的（ , ）点构成地基中的塑性区。 由 可以导出 （ 6-4 ） 即塑性区最大深度 的轨迹在视角为 的圆周上，并有 （ 6-5 ） （ 2 ）临塑压力的确定 令 ，可得临塑压力的表达式为 （ 6-6 ） （ 3 ）临界荷载 显然，以临塑荷载 作为容许承载力，偏于安全而不经济，因为即使塑性区再扩大一些，地基也并不会完全破坏，故可以 （中心受压基础） （偏心受压基础） 所对应的基底压力 作为容许承载力，称为临界荷载，并分别以 及 表示。这里 b 是基础的宽度。 这里注意到：式（ 6-5 ）是在式 (6-1) 的基础上建立起来的，而式（ 6-1 ）是在假设地基全部处于弹性状态下得到的。但实际上，当荷载超过临塑荷载以后，地基中已出现塑性区，这是式（ 6-5 ）建立过程中不合理的地方。 4 ．用 Prandt l - Vesic 公式计算地基极限承载力 地基极限承载力的计算公式较多， Prandtl-Vesic 公式是其中的一种。该