土力学与地基基础 教学课件 ppt 作者 姜晨光 主编第8章 地球土的承载力.pptVIP

第8章 地球土的承载力 ?? 8.1 地球土的承载特征 ? ?各种土木工程结构物在整个使用年限内都要求地基稳定（即要求地基不致因承载力不足、渗流破坏等而失去稳定性，也不致因变形过大而影响正常使用）。所谓“地基承载力”是指地基承担荷载的能力。地基在荷载作用下都会产生变形且随着荷载的增大其变形也逐渐增大，初始阶段地基通常一般是处在弹性平衡状态且具有安全承载能力的，当荷载增大到地基中开始出现某点（或小区域内各点）某一截面上的剪应力达到土的抗剪强度时则该点（或小区域内各点）就会发生剪切破坏并处于极限平衡状态（此时土中应力将发生重分布。这种小范围的剪切破坏区称为“塑性区”。由于地基小范围的极限平衡状态大都可恢复到弹性平衡状态，故此时地基尚能趋于稳定并仍具有安全的承载能力，但此时地基变形稍大应验算并确保变形计算值不超过允许值），当荷载继续增大而使地基出现较大范围的塑性区时将导致地基承载力不足而失去稳定（此时地基达到极限承载能力）。“地基承载力”是地基土抗剪强度的一种宏观表现，影响地基土抗剪强度的因素对地基承载力也具有同样的影响。地基承载力问题是土力学中的一个重要问题，研究地基承载力的目的是为了掌握地基的承载规律、发挥地基的承载能力，合理确定地基承载力可确保地基不致因荷载作用而发生剪切破坏（或产生变形过大而影响土木工程结构物的正常使用）。为此，地基基础设计一般都限制基底压力最大不超过地基容（允）许承载力或地基承载力特征值（设计值）。 确定地基承载力的方法很多，按其特点的不同大致有原位试验法、理论公式法、规范表格法、当地经验法等4种。原位试验法是一种通过现场直接试验确定承载力的方法，常用的现场直接试验包括静载荷试验、静力触探试验、标准贯入试验、旁压试验、等，其中以载荷试验法为最直接、最可靠的方法。理论公式法是根据土的抗剪强度指标按相关理论公式计算确定承载力的方法。规范表格法是根据室内试验指标、现场测试指标或野外鉴别指标通过查现行地基基础设计规范所列表格而确定承载力的方法，规范不同（包括不同部门、不同行业、不同地区的规范）其承载力值也不会完全相同（应用时应注意各自的使用条件。普通工业与民用建筑工程以现行《建筑地基基础设计规范》（GB50007）为依据）。当地经验法则是一种基于地区使用经验进行类比判断确定承载力的方法。 8.2 地球土的承载力计算 ?? 8.2.1浅基础地基的破坏 ? （1）浅基础地基变形破坏的三个阶段 大量现场荷载试验显示，浅基础地基的变形破坏一般会经历压缩变形阶段、局部剪切破坏阶段和整体隆起阶段等3个阶段，见图8-2-1。 （2）浅基础地基的破坏模式 荷载作用下地基因承载力不足引起的破坏一般都是由地基土的剪切破坏而引起。大量试验研究显示，浅基础地基的破坏有整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲切剪切破坏等3种破坏模式，见图8-2-2。 8.2.2地基的临界荷载 ? （1）地基塑性区的边界方程 式（8-2-1）即为满足极限平衡条件的地基塑性区边界方程，式（8-2-1）给出了塑性区边界上任意点的坐标z与β0的关系，由式（8-2-1）可绘出塑性区的边界线（见图8-2-4）。 （8-2-1） （2）地基的临塑荷载和临界荷载 临塑荷载是指基础边缘地基中刚要出现塑性区时基底单位面积上所承担的荷载，其相当于地基从压缩阶段过渡到剪切阶段时的界限荷载。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。 临塑荷载公式 或 临界荷载p1/4、p1/3值 或 或 8.2.3地基极限承载力的特点 ? 所谓“地基极限承载力”是指地基剪切破坏发展到即将失稳时所能承受的极限荷载（也称地基极限荷载。其相当于地基土中应力状态从剪切阶段过渡到隆起阶段时的界限荷载），在土力学发展过程中，地基极限承载力的理论公式很多（这些公式大都按整体破坏模式推导，其用于局部剪切或冲切剪切破坏情况时应根据经验加以修正）。目前，常用的极限承载力求解方法有2大类，一类是按照极限平衡理论求解，另一类是按照假定滑动面求解。 8.2.4普朗特尔和瑞斯讷极限承载力 ? 普朗特尔（L·Prandtl）1920年根据极限平衡理论对刚性模子压入半无限刚塑性体的问题进行了研究。普朗特尔假定条形基础具有足够大的刚度（等同于条形刚性模子）且底面光滑，地基材料具有刚塑性性质且地基土的重度为零，基础置于地基表面，当作用在基础上的荷载足够大时基础将陷入地基土中，地基则会产生图8-2-6所示的整体剪切破坏。 普朗特尔导出了在图8-2-6所示情况下作用在基底的极限荷载pu（即极限承载力）为 （8-2-2） 瑞斯讷（H.Ressiner）1924年在普朗特尔理论解的基础上考虑了基础埋深的影响（见图8-2-7。即把基底以上两侧土仅仅视同作用在基底水平面上的柔性超载 ）导出了地基极限承载力计算公式，即 虽然瑞斯讷的修正比普朗