《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》第四章地基承載力課件

1、第四章地 基 承 載 力4.6 概述 4.7 臨塑荷載和臨界荷載4.8 極限承載力計算4.9 地基承載力的確定方法本章目錄4.6 概述建筑物地基設(shè)計的基本要求：穩(wěn)定要求：荷載小于承載力（抗力）變形要求：變形小于設(shè)計允許值 SS與土的強度有關(guān)與土的壓縮性有關(guān)地基承載力沉降計算（分層總和法）4.6 概述加拿大特朗斯康谷倉 事故：1913年9月裝谷物，10月17日裝了31822谷物時，1小時豎向沉降達(dá)30.5cm24小時傾斜2653西端下沉7.32m 東端上抬1.52m上部鋼混筒倉完好無損概況：長59.4m，寬23.5m，高31.0m，共65個圓筒倉。 鋼混筏板基礎(chǔ)，厚61cm，埋深3.66m。 1

2、911年動工，1913年完工，自重20000T。4.6 概述 在粘土地基上的某谷倉地基破壞情況4.6 概述 1940年在軟粘土地基上的某水泥倉的傾覆4.6 概述水泥倉地基的整體破壞4.6 概述承載力的概念：地基承受荷載的能力。數(shù)值上用地基單位面積上所能承受的荷載來表示。極限承載力地基承受荷載的極限能力。數(shù)值上等于地基所能承受的最大荷載。容許承載力 保留足夠安全儲備，且滿足一定變形要求的承載力。也即能夠保證建筑物正常使用所要求的地基承載力。 承載力設(shè)計值(特征值)現(xiàn)場試驗確定地基承載力載荷試驗旁壓試驗4.6 概述4.6 概述載荷板千斤頂百分表4.6 概述123SP0比例界限極限荷載PcrPu階段

3、1：彈性段階段2：局部塑性區(qū)階段3：完全破壞段PS曲線4.6 概述臨塑荷載1 分級加載，分級不少于8級，每級沉降穩(wěn)定后再進(jìn)行下一級加載；說明：當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時，可終止加載：4.6 概述需修改！終止加載標(biāo)準(zhǔn)：建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007-2002）：1 承壓板周圍的土明顯側(cè)向擠出2 沉降 s 急驟增大，荷載沉降（ps）曲線出現(xiàn)陡降段2 Pu取值：滿足終止加載標(biāo)準(zhǔn)（破壞標(biāo)準(zhǔn)）的某級荷載的上一級荷載作為極限荷載3 在某一荷載下，24小時內(nèi)沉降速率不能達(dá)到穩(wěn)定4 沉降量與承壓板寬度或直徑之比0.064.6 概述3 沖剪破壞1 整體破壞土質(zhì)堅實，基礎(chǔ)埋深淺；曲線開始近直線，隨后沉降陡增，兩側(cè)

4、土體隆起。2 局部剪切破壞松軟地基，埋深較大；曲線開始就是非線性，沒有明顯的驟降段。松軟地基，埋深較大；荷載板幾乎是垂直下切，兩側(cè)無土體隆起。PS1234.6 概述1321 整體剪切破壞2 局部剪切破壞3 沖剪破壞4.6 概述軟粘土上的密砂地基的沖剪破壞4.7 臨塑荷載與臨界荷載臨塑荷載：2.局部塑性區(qū)1. 彈性階段地基處于彈性階段與局部塑性階段界限狀態(tài)時對應(yīng)的荷載。此時地基中任一點都未達(dá)到塑性狀態(tài)，但即將達(dá)到4.7 臨塑荷載與臨界荷載臨塑荷載與臨界荷載計算 (條形基礎(chǔ))q = 0dp2zM自重應(yīng)力 s1=0d+ z s3=k0(0d+ z) 設(shè)k0 =1.0合力=附加應(yīng)力B4.7 臨塑荷載與

5、臨界荷載極限平衡條件： 將1， 3的解代入極限平衡條件，得到：q = 0dp2zMB4.7 臨塑荷載與臨界荷載 由z與的單值關(guān)系可求出z的極值Zmax=0 pcr = 0 dNq+cNc臨塑荷載其中 4.7 臨塑荷載與臨界荷載Zmax= B/4 或 B/3：p1/4 = B N1/4+0 d Nq+cNc臨界荷載p1/3= B N1/3+0 d Nq+cNc其中 4.7 臨塑荷載與臨界荷載各種臨界荷載的承載力系數(shù)NNqNcpcr01+ /ctg - /2+)(Nq-1)ctgp1/4(Nq-1)/2p1/32(Nq-1)/34.7 臨塑荷載與臨界荷載特例： 將1， 3的解代入極限平衡條件，得到

6、：q = 0dp2zMB0 時極限平衡條件：即時地基不會出現(xiàn)塑性區(qū)4.7 臨塑荷載與臨界荷載q = 0dp2zMB 2= /2 時右端為最小pcr = 0 d+cp1/4 = p1/3 = pcr = 0 d+c 臨塑荷載 此時其軌跡為以基底為直徑的一個圓弧臨界荷載0 時特例4.7 臨塑荷載與臨界荷載討論 3 公式來源于條形基礎(chǔ)，但用于矩形基礎(chǔ)時是偏于安全的 1 公式推導(dǎo)中假定k0 =1.0與實際不符，但使問題得以簡化 2 計算臨界荷載p1/4 , p1/3時土中已出現(xiàn)塑性區(qū)，此時仍按彈性理論計算土中應(yīng)力，在理論上是矛盾的4.7 臨塑荷載與臨界荷載討論(續(xù))B、d 增大p1/4 、p1/3增大

7、、c、 增大外因內(nèi)因臨界荷載： pcr = 0 dNq+cNc臨塑荷載：B的變化對pcr沒有影響特例：0時B的變化對p1/4 、p1/3沒有影響4.8 極限承載力計算4.8.1 普朗德爾-瑞斯納公式4.8.2 太沙基公式4.8.3 斯凱普頓公式4.8.4 漢森公式4.8.5 極限承載力的影響因素主要內(nèi)容：極限承載力也可稱作極限荷載4.8 極限承載力計算假定：4.8.1 普朗德爾-瑞斯納公式概述：普朗德爾(Prandtl, 1920)利用塑性力學(xué)針對無埋深條形基礎(chǔ)得到極限承載力的理論解，雷斯諾(Reissner, 1924)將其推廣到有埋深的情況。 1 基底以下土 0Bd 2 基底完全光滑 3

8、埋深dB（底寬）4.8 極限承載力計算 利用塑性力學(xué)的滑移線場理論 q=0d dpu4.8 極限承載力計算1 朗肯主動區(qū)： pu為大主應(yīng)力，AC與水平向夾角45 2 2 過渡區(qū)：r=r0e tg3 朗肯被動區(qū)：水平方向為大主應(yīng)力，EF與水平向夾角45- 2 q=0d dpu4.8 極限承載力計算pu=pu paI 區(qū)4.8 極限承載力計算III 區(qū)0d3= 0d 1 pp4.8 極限承載力計算r0rpupppa0dcR隔離體分析A 4.8 極限承載力計算普朗德爾-瑞斯納（Prandtl-Reissner）極限承載力：特例：0時 pu = 0 d+ (+2)c4.8 極限承載力計算基本條件：4.

9、8.2 太沙基 (Terzaghi) 公式 1 考慮基底以下土的自重 2 基底完全粗糙 3 忽略基底以上土體本身的阻力，簡化為上覆均布荷載 q= 0d4.8 極限承載力計算被動區(qū)過渡區(qū)剛性核太沙基（Terzaghi）極限承載力示意4.8 極限承載力計算pu90 45- /2 基底完全粗糙:= q = 0d4.8 極限承載力計算剛性核分析：puEpWEp 基底完全粗糙時B4.8 極限承載力計算q = 0dEpEp=Ep1+Ep2+Ep3Ep1：土體自重產(chǎn)生的抗力Ep2：滑裂面上粘聚力產(chǎn)生的抗力Ep3 ：側(cè)荷載q = 0d產(chǎn)生的抗力被動土壓力Ep：4.8 極限承載力計算Terzaghi極限承載力公

10、式：說明：可近似推廣到圓形、方形基礎(chǔ)，及局部剪切破壞情況N 、 Nq 、 Nc承載力系數(shù)，只取決于4.8 極限承載力計算圓形基礎(chǔ)：方形基礎(chǔ)：局部剪切：圓形基礎(chǔ)的直徑4.8 極限承載力計算滑動土體自重產(chǎn)生的抗力側(cè)荷載 0d 產(chǎn)生的抗力滑裂面上的粘聚力產(chǎn)生的抗力極限承載力pu的組成：4.8 極限承載力計算對于飽和軟粘土地基 0：4.8.3 斯凱普頓（Skempton）公式 條形基礎(chǔ)下：普朗德爾-瑞斯納公式的特例 矩形基礎(chǔ)下：斯凱普頓公式4.8 極限承載力計算在原有極限承載力公式上修正：4.8.4 漢森（Hansen）公式基礎(chǔ)形狀修正深度修正荷載傾斜修正地面傾斜修正基底傾斜修正4.8 極限承載力計算

11、其它公式：梅耶霍夫（Meyerhof）公式基底粗糙考慮基底以上的土的抗剪強度對數(shù)螺旋線滑裂面4.3 極限承載力計算4.8.5 極限承載力的影響因素一般公式：B、d 增大Pu增大、c、 增大外因內(nèi)因4.8 極限承載力計算飽和軟粘土地基 0： 條形基礎(chǔ)下：特例：B的變化對Pu沒有影響4.9 地基承載力的確定方法極限承載力承載力容許承載力：承載力特征值 (設(shè)計值)通常所說的承載力指容許承載力已學(xué)習(xí)內(nèi)容（關(guān)于淺基礎(chǔ)）臨界荷載 P1/4、P1/3臨塑荷載 Pcr極限荷載 Pu（極限承載力）普朗德爾-瑞斯納公式太沙基公式斯凱普頓公式漢森公式4.9 地基承載力的確定方法問題：如何確定容許承載力？4.9 地基

12、承載力的確定方法承載力 f 的確定辦法：1 通過公式計算 要求較高：f = Pcr 一般情況下：f = P1/4 或 P1/3 在中國取P1/4或者： 用極限荷載計算：f = Pu / K K-安全系數(shù)太沙基：K3.0斯凱普頓：K=1.11.5漢森公式：K 2.0K=4.9 地基承載力的確定方法我國規(guī)范中?。篺a=Mbb+Md md+Mcck1 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GBJ7-89）2 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007-2002） fa：承載力特征值（設(shè)計值）以臨界荷載P1/4為理論基礎(chǔ) Mb、Md、Mc：承載力系數(shù)，與內(nèi)摩擦角k 有關(guān) b：基底寬度，大于6m按6m取值，對于砂土小于3m按

13、3m取值 ck：基底下一倍短邊寬深度內(nèi)土的粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值 k ：基底下一倍短邊寬深度內(nèi)土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值4.9 地基承載力的確定方法2 通過載荷試驗確定 有明顯直線段：fak = Pcr 加載到破壞且 Pu / 2 Pcr ： 不能滿足上述要求時：123SP0比例界限極限荷載PcrPuPS曲線臨塑荷載fak = Pu / 2 取某一沉降量對應(yīng)的荷載，但其值不能大于最大加載量的一半4.9 地基承載力的確定方法fa=fak+b(b-3)+dm(d-0.5)進(jìn)行深度和寬度修正：fak ：承載力特征值（標(biāo)準(zhǔn)值）fa ：深寬修正后的承載力特征值（設(shè)計值）b、d ：寬度和深度修正系數(shù) ：基底下土的重度，地下水位以下取浮重度m ：基底以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取浮重度 b：基底寬度(m)，大于6m按6m取值，小于3m按3m取值 d：基礎(chǔ)埋深(m)4.9 地基承載力的確定方法3 通過經(jīng)驗確定GBJ7-89 規(guī)范：推薦查表方法GB50007-2002 規(guī)范：從其他原位測試、經(jīng)驗值等方法確定注意：經(jīng)驗方法得到的承載力特征值也要進(jìn)行深度和寬度修正本章小結(jié)4.6 概述 4.7 臨塑荷載和臨界荷載4.8 極限