第九章-地基承載力優(yōu)選ppt資料

第九章地基承載力第一頁，共59頁。9.1概述9.2淺基礎(chǔ)的地基(dìjī)破壞模式9.3地基(dìjī)臨界荷載9.4地基(dìjī)極限承載力9.5地基(dìjī)容許承載力和地基(dìjī)承載力特征值本章(běnzhānɡ)目錄第二頁，共59頁。承載力的概念(gàiniàn)：地基承受荷載的能力。數(shù)值上用(shànɡyònɡ)地基單位面積上所能承受的荷載來表示。極限(jíxiàn)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(jì)值(特征值)9.1概述第三頁，共59頁。建筑物地基設(shè)計(jì)的基本(jīběn)要求：穩(wěn)定要求：基底(jīdǐ)壓力小于變形要求(yāoqiú)：變形小于設(shè)計(jì)允許值S[S]與土的壓縮性有關(guān)沉降計(jì)算（分層總和法）容許承載力（PU/k）承載力特征值（可靠度）承載力確定方法：原位試驗(yàn)、理論公式、規(guī)范表格、經(jīng)驗(yàn)法9.1概述第四頁，共59頁。9.1概述(ɡàishù)加拿大特朗斯康谷倉(ɡǔcānɡ)事故：1913年9月裝谷物(gǔwù)，10月17日裝了31822Ｔ谷物(gǔwù)時(shí)，1小時(shí)豎向沉降達(dá)30.5cm24小時(shí)傾斜26°53ˊ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。1911年動工，1913年完工，自重20000T。第五頁，共59頁。9.1概述(ɡàishù)在粘土地基(dìjī)上的某谷倉地基(dìjī)破壞情況第六頁，共59頁。9.1概述(ɡàishù)1940年在軟粘土(zhāntǔ)地基上的某水泥倉的傾覆第七頁，共59頁。9.1概述(ɡàishù)水泥(shuǐní)倉地基的整體破壞第八頁，共59頁?，F(xiàn)場試驗(yàn)(shìyàn)確定地基承載力載荷(zàihè)試驗(yàn)旁壓試驗(yàn)(shìyàn)9.1概述第九頁，共59頁。9.1概述(ɡàishù)載荷(zàihè)板千斤頂百分表堆載法第十頁，共59頁。9.1概述(ɡàishù)錨樁法第十一頁，共59頁。123SP0比例界限極限荷載PcrPu階段(jiēduàn)1：彈性段階段2：局部(júbù)塑性區(qū)階段(jiēduàn)3：完全破壞段P~S曲線臨塑荷載9.1概述第十二頁，共59頁。1分級加載，分級不少于8級，每級沉降穩(wěn)定(wěndìng)后再進(jìn)行下一級加載；說明(shuōmíng)：當(dāng)出現(xiàn)下列(xiàliè)情況之一時(shí)，可終止加載：9.1概述終止加載標(biāo)準(zhǔn)：《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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（p~s）曲線出現(xiàn)陡降段2Pu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(shí)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0.06第十三頁，共59頁。3沖剪破壞(pòhuài)1整體(zhěngtǐ)剪切破壞土質(zhì)堅(jiān)實(shí)(jiānshí)，基礎(chǔ)埋深淺；曲線開始近直線，隨后沉降陡增，兩側(cè)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。PS1239.2淺基礎(chǔ)的地基破壞模式第十四頁，共59頁。1、整體(zhěngtǐ)剪切破壞土質(zhì)堅(jiān)實(shí)，基礎(chǔ)埋深淺；破壞時(shí)形成了延續(xù)至地面的連續(xù)滑動面，破壞曲線三階段明顯，如曲線（A）。整體剪切破壞局部剪切破壞沖剪破壞P-S曲線地基(dìjī)的破壞類型9.2淺基礎(chǔ)的地基(dìjī)破壞模式第十五頁，共59頁。2、局部剪切破壞(pòhuài)松軟地基，埋深較大；形成局部滑動面，壓力與沉降關(guān)系一開始就呈顯非線性關(guān)系，如曲線（B）。整體剪切破壞局部剪切破壞沖剪破壞P-S曲線地基(dìjī)的破壞類型9.2淺基礎(chǔ)的地基(dìjī)破壞模式第十六頁，共59頁。3、沖剪破壞(pòhuài)松軟地基，埋深較大；基礎(chǔ)近乎豎直刺如土中，如曲線（C）。整體剪切破壞局部剪切破壞沖剪破壞P-S曲線地基(dìjī)的破壞類型9.2淺基礎(chǔ)(jīchǔ)的地基破壞模式第十七頁，共59頁。1321整體(zhěngtǐ)剪切破壞2局部(júbù)剪切破壞3沖剪破壞(pòhuài)

地基的破壞類型9.2淺基礎(chǔ)的地基破壞模式第十八頁，共59頁。軟粘土(zhāntǔ)上的密砂地基的沖剪破壞9.2淺基礎(chǔ)的地基(dìjī)破壞模式第十九頁，共59頁。影響地基(dìjī)剪切破壞模式的因素：堅(jiān)硬或密實(shí)的土松軟土整體剪切破壞局部剪切破壞沖剪破壞9.2淺基礎(chǔ)的地基(dìjī)破壞模式地基(dìjī)土條件基礎(chǔ)條件種類密度含水量壓縮性抗剪強(qiáng)度型式埋深尺寸第二十頁，共59頁。9.3地基(dìjī)臨界荷載1、地基變形(biànxíng)的三個階段(1)直線變形(biànxíng)階段(壓密階段)(2)塑性變形(biànxíng)階段ab(3)完全破壞階段bc2.兩個臨界荷載:(1)臨塑荷載(2)極限荷載第二十一頁，共59頁。無埋深3、臨塑荷載（一）基本假定1、地基受條形均布荷載；2、各向的自重應(yīng)力相等。（二）塑性區(qū)邊界方程（1）無埋深且不考慮自重情況下M點(diǎn)的大小主應(yīng)力為：9.3地基(dìjī)臨界荷載第二十二頁，共59頁。（2）有埋深情況下地基中任意點(diǎn)的大小主應(yīng)力為(假定K0=1)：有埋深9.3地基臨界(línjiè)荷載第二十三頁，共59頁。將代入上式得塑性區(qū)邊界(biānjiè)方程：當(dāng)M點(diǎn)達(dá)到極限(jíxiàn)平衡狀態(tài)時(shí)，該點(diǎn)的大、小主應(yīng)力應(yīng)滿足極限(jíxiàn)平衡條件：根據(jù)(gēnjù)上式可繪出塑性區(qū)邊界線如右圖。9.3地基臨界荷載第二十四頁，共59頁。塑性區(qū)最大深度(shēndù)可由的條件求得：9.3地基臨界(línjiè)荷載第二十五頁，共59頁。

當(dāng)時(shí)，表示地基中剛要出現(xiàn)但尚未出現(xiàn)塑性(sùxìng)區(qū)，相應(yīng)的荷載即為臨塑荷載：9.3地基臨界(línjiè)荷載第二十六頁，共59頁。4.臨界(línjiè)荷載()如果取作為淺基礎(chǔ)的地基承載力無疑是偏于保守的。在中心荷載下，可控制在基礎(chǔ)寬度的1/4，相應(yīng)的荷在用表示(biǎoshì);在偏心荷載下，可控制在基礎(chǔ)寬度的1/3，相應(yīng)的荷在用表示(biǎoshì)：9.3地基(dìjī)臨界荷載第二十七頁，共59頁。討論(tǎolùn)3公式來源于條形基礎(chǔ)，但用于矩形(jǔxíng)基礎(chǔ)時(shí)是偏于安全的1公式(gōngshì)推導(dǎo)中假定k0=1.0與實(shí)際不符，但使問題得以簡化2計(jì)算臨界荷載p1/4,p1/3時(shí)土中已出現(xiàn)塑性區(qū)，此時(shí)仍按彈性理論計(jì)算土中應(yīng)力，在理論上是矛盾的9.3地基臨界荷載第二十八頁，共59頁。討論(tǎolùn)(續(xù))b、d增大(zēnɡdà)p1/4、p1/3增大(zēnɡdà)、c、增大外因內(nèi)因臨界荷載：

pcr=0dNq+cNc臨塑荷載：b的變化對pcr沒有影響9.3地基臨界荷載第二十九頁，共59頁。9.4地基(dìjī)極限承載力太沙基公式(gōngshì)主要(zhǔyào)內(nèi)容：——極限承載力也可稱作極限荷載第三十頁，共59頁。假定(jiǎdìng)：概述：普朗德爾(Prandtl,1920)利用塑性力學(xué)(lìxué)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(jīdǐ)以下土＝0B2基底完全光滑3埋深d=09.4地基極限承載力第三十一頁，共59頁。利用塑性力學(xué)的滑移(huáyí)線場理論q=0ddpu9.4地基(dìjī)極限承載力第三十二頁，共59頁。1朗肯主動區(qū)：pu為大主應(yīng)力，AC與水平(shuǐpíng)向夾角4522過渡(guòdù)區(qū)：r=r0etg3朗肯被動區(qū)：水平(shuǐpíng)方向?yàn)榇笾鲬?yīng)力，EF與水平(shuǐpíng)向夾角45-2q=0ddpu9.4地基極限承載力第三十三頁，共59頁?；A(chǔ)形狀(xíngzhuàn)修正Mb、Md、Mc：承載力系數(shù)，與內(nèi)摩擦角k有關(guān)5地基(dìjī)容許承載力和地基(dìjī)承載力特征值1小時(shí)豎向沉降達(dá)30.2計(jì)算臨界荷載p1/4,p1/3時(shí)土中已出現(xiàn)塑性區(qū)，此時(shí)仍按彈性理論計(jì)算土中應(yīng)力，在理論上是矛盾的第五十五頁，共59頁。1概述(ɡàishù)第四十九頁，共59頁。本章(běnzhānɡ)所學(xué)習(xí)內(nèi)容：第四十一頁，共59頁。第四十一頁，共59頁。普朗德爾-雷斯納（Prandtl-Reissner）極限(jíxiàn)承載力：5地基容許承載力和地基承載力特征值說明：可近似推廣(tuīguǎng)到圓形、方形基礎(chǔ)，及局部剪切破壞情況Ep3：側(cè)荷載q=0d產(chǎn)生(chǎnshēng)的抗力地基承受荷載的極限能力。pu=pupaI區(qū)9.4地基(dìjī)極限承載力第三十四頁，共59頁。III區(qū)0d3=0d1pp9.4地基(dìjī)極限承載力第三十五頁，共59頁。r0rpupppa0dcR隔離(gélí)體分析A

9.4地基(dìjī)極限承載力第三十六頁，共59頁。普朗德爾-雷斯納（Prandtl-Reissner）極限(jíxiàn)承載力：特例(tèlì)：＝0時(shí)pu=0d+(+2)c9.4地基(dìjī)極限承載力第三十七頁，共59頁。基本(jīběn)條件：1考慮基底以下(yǐxià)土的自重2基底(jīdǐ)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=0d9.4地基極限承載力第三十八頁，共59頁。被動(bèidòng)區(qū)過渡(guòdù)區(qū)剛性(ɡānɡxìnɡ)核太沙基（Terzaghi）極限承載力示意9.4地基極限承載力第三十九頁，共59頁。pu9045-/2基底(jīdǐ)完全粗糙:=q=0d9.4地基(dìjī)極限承載力第四十頁，共59頁。剛性(ɡānɡxìnɡ)核分析：puEpWEp基底完全(wánquán)粗糙時(shí)B9.4地基(dìjī)極限承載力第四十一頁，共59頁。q=0dEpEp=Ep1+Ep2+Ep3Ep1：土體自重產(chǎn)生(chǎnshēng)的抗力Ep2：滑裂面上粘聚力產(chǎn)生(chǎnshēng)的抗力Ep3：側(cè)荷載q=0d產(chǎn)生(chǎnshēng)的抗力被動(bèidòng)土壓力Ep：9.4地基(dìjī)極限承載力第四十二頁，共59頁。Terzaghi極限(jíxiàn)承載力公式：說明：可近似推廣(tuīguǎng)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)(xìshù)，只取決于9.4地基極限承載力第四十三頁，共59頁。圓形基礎(chǔ)(jīchǔ)：方形基礎(chǔ)(jīchǔ)：局部(júbù)剪切：圓形基礎(chǔ)的直徑9.4地基極限承載力第四十四頁，共59頁?；瑒油馏w自重(zìzhòng)產(chǎn)生的抗力側(cè)荷載0d產(chǎn)生(chǎnshēng)的抗力滑裂面上的粘聚力產(chǎn)生(chǎnshēng)的抗力極限承載力pu的組成：9.4地基極限承載力第四十五頁，共59頁。對于飽和軟粘土(zhāntǔ)地基＝0：條形(tiáoxínɡ)基礎(chǔ)下：普朗德爾-瑞斯納公式(gōngshì)的特例矩形基礎(chǔ)下：斯凱普頓公式9.4地基極限承載力第四十六頁，共59頁。在原有極限(jíxiàn)承載力公式上修正：基礎(chǔ)形狀(xíngzhuàn)修正深度(shēndù)修正荷載傾斜修正地面傾斜修正基底傾斜修正9.4地基極限承載力第四十七頁，共59頁。極限承載力的影響(yǐngxiǎng)因素一般(yībān)公式：B、d增大(zēnɡdà)Pu增大、c、增大外因內(nèi)因9.4地基極限承載力第四十八頁，共59頁。9.4地基(dìjī)極限承載力各種承載力理論都是在一定的假設(shè)前提下導(dǎo)出的，它們之間的結(jié)果不盡一致，各公式承載力系數(shù)和特定條件下持力層比較(bǐjiào)見表9－9、表9－10。從表可知，太沙基考慮基底摩擦，其值相對較大；魏錫克和漢森假定基底光滑，其值相對較小，計(jì)算結(jié)果偏安全。第四十九頁，共59頁。地基承載力的確定(quèdìng)方法極限(jíxiàn)承載力承載力容許(róngxǔ)承載力或承載力特征值(設(shè)計(jì)值)9.5地基容許承載力和地基承載力特征值第五十頁，共59頁。地基容許承載力：是指地基穩(wěn)定有足夠安全度的承載能力，它相當(dāng)于地基極限承載力除以一個安全系數(shù)，此即定值法確定的地基承載力；同時(shí)必須驗(yàn)算地基變形不超過允許變形值。地基承載力特征值：是指地基穩(wěn)定有保證可靠度的承載能力，它作為隨機(jī)變量是以概率理論為基礎(chǔ)的，分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法確定的地基承載力；同時(shí)也要驗(yàn)算地基變形不超過允許變形值。因此，地基容許承載力或地基承載力特征值的定義(dìngyì)是在保證地基穩(wěn)定的條件下，使建筑物基礎(chǔ)沉降的計(jì)算值不超過允許值的地基承載力。9.5地基(dìjī)容許承載力和地基(dìjī)承載力特征值第五十一頁，共59頁。已學(xué)習(xí)內(nèi)容（關(guān)于(guānyú)淺基礎(chǔ)）臨界(línjiè)荷載P1/4、P1/3臨塑荷載(hèzài)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問題：如何確定容許承載力？9.5地基容許承載力和地基承載力特征值第五十二頁，共59頁。修正后容許(róngxǔ)承載力的確定辦法：1通過公式(gōngshì)計(jì)算①要求(yāoqiú)較高：

=Pcr

②一般情況下：

=P1/4或P1/3

在中國取P1/4或者：③用極限荷載計(jì)算：

=Pu/K

K---安全系數(shù)太沙基：K3.0斯凱普頓：K=1.1~1.5漢森公式：K

2.0K=9.5地基容許承載力和地基承載力特征值第五十三頁，共59頁。我國規(guī)范(guīfàn)中?。篺a=Mbb+Mdmd+Mcck1《建筑(jiànzhù)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ7-89）2《建筑(jiànzhù)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）fa：承載力特征值（設(shè)計(jì)(shèjì)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9.5地基容許承載力和地基承載力特征值第五十四頁，共59頁。2通過(tōngguò)載荷試驗(yàn)確定①有明顯(míngxiǎn)直線段：fak=Pcr

②加載到破壞(pòhuài)且Pu/2<Pcr：③不能滿足上述要求時(shí)：123SP0比例界限極限荷載PcrP