《土力学与基础工程》本科用书摘要.DOC

《土力学及基础工程》本科用书摘要 一、地基承载力的确定 容许承载力设计原则：将满足强度和变形两个基本要求作为地基 承载力控制设计的标准。 地基承载力特征值含义：为在正常发挥使用功能吋，所允许采用 的抗力设计值；因此地基承载力特征值就是地基容许承载力。 1、按土的抗剪强度指标确定 对于荷载偏心距e^O. 033b （b为偏心方向基础边长），以浅基础 的临界荷载P1/4为基础的理论公式计算地基承载力特征值 fa=Mb. r. b +Md? rm. d+Mc. Ck 式中：fa—由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值； Mb、Md、Me—承载力系数，按基底下一倍短边宽度的深度 范围内的土内摩擦角标准值确定； b一基础底血宽度，大于6米时按6米取值，对于砂土小 于3米吋按3米取值； Ck—基底下一倍短边宽度的深度范围内的土粘聚力标准 值； r—基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度； rm—基础埋深范围内各层土的加权平均重度，地下水位以 下取浮重度。 按理论公式计算地基承载力，关键是土的抗剪强度指标土粘聚 力、土内摩擦角的确定。按土的抗剪强度确定地基承载力吋，没有考 虑建筑物对地基变形的要求，因此按上述公式求得的承载力确定基础 底面尺寸后，还应进行地基变形特征验算。 2、 魏锡克公式（或汉森公式等） 德国规范利用太沙基公式、魏锡克公式、汉森公式引入极限状 态表达式，采用总安全系数设计原则，则用极限承载力除以总安全系 数，即:K二PuA/faA；式中:Pu—地基土极限承载力,A—与土接触 的有效基底面积，A—基底面积。 我国交通部JT250-98《港口工程技术规范》、《路桥地基规范》 和其他地区性规范已推荐采用汉森的承载力公式，它与魏锡克公式的 形式完全一致，只是系数的取值范围有所不同。此类公式比较全面反 映了影响地基承载力的各种因索，在国外应用很广，安全系数的取值 与建筑物安全等级、荷载的性质、土的抗剪强度指标的可靠程度、以 及地基条件等因素有关，对长期承载力一般K二2?3。 3、 按地基载荷试验确定 （1）对于密实砂土、硬塑粘土等低压缩性土，其p-s （荷载- 沉降量）曲线通常有比较明显的起始直线段和极限值，即呈急性破坏 的“陡降型”，考虑到低压缩性土的承载力特征值一般有强度安全控 制，故《建筑地基规范》规定取p-s曲线图比例极限荷载5作为承载 力特征值，此时，地基的沉降量小，为一般建筑物所允许，强度安全 储备也绰绰有余。 （2）对于有一定强度的中、高压缩性土，如松砂、填土、可 塑粘土等，其p-s曲线无明显转折点，但曲线的斜率随荷载的增加而 逐渐增加，最后稳定在某个最大值，即呈渐进破坏的“缓变型”。不 能直接以基础的允许沉降值在P-S曲线上定出承载力特征值；规范总 结了许多实测资料,当压板面积在0. 25-0. 5*时,规定取s/p-0.01? 0. 015所对应的荷载作为承载力的特征值，但其最大值不应大于最大 加载量的一半。 对于同一土层，应选择三个以上的试验点，如测得的特征值的 级差不超过平均值的30%,则取该平均值作为地基承载力特征值f’k。 其他原位测试地基承载力特征值 除了载荷试验外，静力触探、动力触探、标准贯入试验等原位 测试，在我国积累了丰富的经验，《建筑地基规范》允许将其应用于 确定地基承载力特征值；但应注意，当地基基础设计等级为甲级、乙 级时，应结合室内实验呢结果综合分析，不宜单独应用。 4、按地基规范 承载力表确定 根据建国以来人量工程实践经验、原位试验及室内土工试验数 据，以确定地基承载力为目的进行了大量的统计分析，我国许多地基 规范制定了便于查找的表格，市此，可查得地基承载力。 二、竖向荷载下单桩的工作性能 1、桩的荷载传递 在竖向荷载作用下，桩身的材料将发生弹性压缩变形，桩与 桩侧土体发生相对位移，因而桩侧土对桩身产生向上的桩侧摩阻力； 如果桩侧摩阻力不足以抵抗竖向荷载，一部分竖向荷载将传递至桩 底，桩底持力层将发生压缩变形，故桩底土也会对桩端产生阻力。桩 通过桩侧阻力和桩端阻力将荷载传递给土体，或者说，土对桩的支撑 力由桩侧阻力和桩端阻力两部分组成。 桩侧阻力： 桩侧阻力T桩截面对桩周土相对位移5的函数，其极限值Tu 可用类似于土的抗剪强度的库伦公式表达： T u=Ca+ O xtan?a式中：Ca 4)a—桩侧表面与土之间的附着力 和摩擦角，Ox—深度z处作用于桩侧表面的法向应力，它与桩侧土 的竖向有效应力成正比例关系。 由此可见，桩的侧阻随深度呈线性增人。但砂土中模型桩试验 表明，当桩入土深度达某一临界值后，侧阻就不再随深度增加，该现 象称为侧阻的深度效应。桩周竖向有效应力不一定等于覆盖应力，其 线性增加到临界深度时达到某一限值，其原因是土的“拱作用”。 如上所述，桩侧极限摩阻力与所在的深度、土