土力学第八章地基承载力.pptx

2024年8月9日中北大学土木工程系第一节第一节 概述概述 Introductionn由于地基土在建筑物荷载作用下产生变形，引起基础过大的沉降或者沉降差，使上部结构倾斜、开裂以致毁坏或失去使用价值 n由于建筑物的荷载过大，超过了基础下持力层所能承受的能力而使地基产生滑动破坏 建筑物因地基问题引起破坏有两种原因：建筑物因地基问题引起破坏有两种原因：建筑物因地基问题引起破坏有两种原因：建筑物因地基问题引起破坏有两种原因：12024年8月9日2.1 2.1 概述概述建筑物地基设计的基本要求：建筑物地基设计的基本要求：稳定要求：荷载小于承载力（抗力）稳定要求：荷载小于承载力（抗力）变形要求：变形小于设计允许值变形要求：变形小于设计允许值 S S与土的强度有关与土的强度有关与土的压缩性有关与土的压缩性有关地基承载力地基承载力地基承载力地基承载力沉降计算（分层总和法）沉降计算（分层总和法）沉降计算（分层总和法）沉降计算（分层总和法）22024年8月9日承载力的概念：承载力的概念：地基承受荷载的能力。数值上用地基单位面积上所能地基承受荷载的能力。数值上用地基单位面积上所能承受的荷载来表示。承受的荷载来表示。极限承载力极限承载力地基承受荷载的极限能力。数值上等于地基所能承受地基承受荷载的极限能力。数值上等于地基所能承受的最大荷载。的最大荷载。容许承载力容许承载力 保留足够安全储备，且满足一定变形要求的承载力。保留足够安全储备，且满足一定变形要求的承载力。也即能够保证建筑物正常使用所要求的地基承载力。也即能够保证建筑物正常使用所要求的地基承载力。承载力设计值承载力设计值(特征值特征值)Ultimate bearing capacity第一节第一节 概述概述 Introduction32024年8月9日n整体剪切破坏整体剪切破坏n局部剪切破坏局部剪切破坏n冲剪破坏冲剪破坏第一节第一节 概述概述 Introduction对于浅基础，地基因承载力不足，地基土发生剪对于浅基础，地基因承载力不足，地基土发生剪切破坏，地基中剪切破坏的模式有切破坏，地基中剪切破坏的模式有42024年8月9日第一节第一节 概述概述 Introductionn整体剪切破坏整体剪切破坏弹性变形阶段塑性变形阶段塑性破坏阶段临塑压力pcr极限承载力fu容许承载力fa52024年8月9日加拿大加拿大特朗斯特朗斯康谷仓康谷仓 事故：事故：19131913年年9 9月装谷物，月装谷物，1010月月1717日装了日装了31822t 31822t 谷谷物时，物时，1 1小时竖向沉降达小时竖向沉降达30.5cm30.5cm2424小时倾斜小时倾斜26532653西端下沉西端下沉7.32m7.32m 东端上抬东端上抬1.52m1.52m上部钢混筒仓完好无损上部钢混筒仓完好无损概况：长概况：长59.4m59.4m，宽，宽23.5m23.5m，高，高31.0m31.0m，共，共6565个圆筒个圆筒仓。钢筋混凝土筏板基础，厚仓。钢筋混凝土筏板基础，厚61cm61cm，埋深，埋深3.66m3.66m。19111911年动工，年动工，19131913年完工，自重年完工，自重20000t20000t。62024年8月9日水泥仓地基的整体破坏水泥仓地基的整体破坏第一节第一节 概述概述 Introduction72024年8月9日2009年6月26日邻近的淀浦河防汛墙出现了70余米塌方险情,27日晨5时30分许,上海市闵行区莲花南路罗阳路口河畔在建的这栋13层高楼突然整体倒覆。2009年6月27日上海市淀浦河南岸的“莲花河畔景苑”小区一栋在建13层住宅楼发生倒覆82024年8月9日第一节第一节 概述概述 Introductionn局部剪切破坏局部剪切破坏n冲剪破坏冲剪破坏92024年8月9日第一节第一节 概述概述 Introduction地基破坏形式与土的压缩性有关：坚硬或紧密土：整体剪切破坏；松软土：局部剪切破坏；或冲剪破坏地基承载力确定方法：1、理论公式计算；2、根据土的性质指标查规范（如建筑地基基础设计规范）；3、由现场荷载试验或静力触探等原位试验确定；4、当地经验法102024年8月9日第二节第二节 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力按塑性区开展深度确定地基的容许承载力将地基中的剪切破坏区限制在某一范围，视地基土能够承受多大的压力，该压力即为容许承载力。塑性区的边界方程112024年8月9日第二节第二节 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力按塑性区开展深度确定地基的容许承载力塑性区的边界方程稳定稳定没有保证将（2）式代入（1）式，得：（1）（2）（3）122024年8月9日第二节第二节 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力按塑性区开展深度确定地基的容许承载力荷载与塑性区开展深度关系：记记132024年8月9日实际应用时，常规定塑性区开展深度，视其能承受多大的基实际应用时，常规定塑性区开展深度，视其能承受多大的基底压力，来判别地基稳定性底压力，来判别地基稳定性。若若使使第二节第二节 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力按塑性区开展深度确定地基的容许承载力142024年8月9日第二节第二节 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力按塑性区开展深度确定地基的容许承载力普遍形式注意：第一项对应基底以下土容重；第二项对应基底以上土容重；地下水位以下的容重一律采用浮容重。N NqNcpcr01+/ctg -/2+)(Nq-1)ctg p1/4(Nq-1)/2p1/32(Nq-1)/3152024年8月9日讨论讨论 1 公式来源于条形基础，但用于矩形基础时是偏公式来源于条形基础，但用于矩形基础时是偏于安全的于安全的 2 公式推导中假定公式推导中假定k0=1.0与实际不符，但使问题与实际不符，但使问题得以简化得以简化 3 计算临界荷载计算临界荷载p1/4,p1/3时土中已出现塑性区，时土中已出现塑性区，此时仍按弹性理论计算土中应力，在理论上是此时仍按弹性理论计算土中应力，在理论上是矛盾的矛盾的162024年8月9日地下水位在滑动面与基底之间bh1讨论讨论172024年8月9日地下水位在基底与地面之间bh2讨论讨论182024年8月9日假定：（）地基土是均匀，各向同性的无重量介质，即认为基底下土的容重等于零，而只具有 的材料。（）基础底面光滑，即基础底面与土之间无摩擦力存在。因此，水平面为大主应力面，竖直面为小主应力面。n普朗特尔极限承载力公式普朗特尔极限承载力公式第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力（）当地基处于极限（或塑性）平衡状态时，将出现连续的滑动面，其滑动区域即将由朗肯主动区，径向剪切区和朗肯被动区所组成，如图（a）所示。其中滑动区的边界ad(或a1d)为直线并与水平面成 角；滑动区的边界de(或de1)为对数螺旋曲线，其曲线方程为 ，为起 始始矢径()；滑动区的边界ef(或e1f1)为直线并与水平面成 .角。（4）当基础有埋置深度D时，将基础底面以上的两侧土体用当量均布超载q等于 来代替。192024年8月9日n普朗特尔极限承载力公式普朗特尔极限承载力公式第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力202024年8月9日pu =pu paI 区区n普朗特尔极限承载力公式普朗特尔极限承载力公式第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力212024年8月9日III 区区 0d 3=0d 1 ppn普朗特尔极限承载力公式普朗特尔极限承载力公式第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力222024年8月9日n普朗特尔普朗特尔-赖斯纳极限承载力公式赖斯纳极限承载力公式第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力232024年8月9日n太沙基极限承载力公式太沙基极限承载力公式第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力242024年8月9日n太沙基极限承载力公式太沙基极限承载力公式第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力252024年8月9日n太沙基极限承载力公式太沙基极限承载力公式自重:W基底面上的极限荷载:Pu两斜面上的粘聚力:C两斜面上的反力(摩擦力,正压力):Pp第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力262024年8月9日n基底光滑基底光滑除r不等于0外，其它同普朗特尔公式N 、Nq、Nc承载力系数，只取决于承载力系数，只取决于 第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力272024年8月9日n基底完全粗糙基底完全粗糙(1)=0,c=0,q 引起的 Ppq(2)=0,q=0,c 引起的 Ppc(3)q=0,c=0,r 引起的 Ppr第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力282024年8月9日圆形基础圆形基础：方形基础方形基础：局部剪切局部剪切：圆形基础的直径圆形基础的直径太沙基公式可近似推广到圆形、方形基础整体剪切破坏，及太沙基公式可近似推广到圆形、方形基础整体剪切破坏，及局部剪切破坏情况局部剪切破坏情况292024年8月9日n汉森-魏锡克极限承载力公式第三节第三节 确定地基极限承载力的理论公式确定地基极限承载力的理论公式n n假定：基底完全光滑，对太沙基公式修正假定：基底完全光滑，对太沙基公式修正假定：基底完全光滑，对太沙基公式修正假定：基底完全光滑，对太沙基公式修正302024年8月9日n汉森和魏锡克指出当荷载偏心时，荷载基础有效面积计算第三节第三节 确定地基极限承载力的理论公式确定地基极限承载力的理论公式312024年8月9日n成层地基第三节第三节 确定地基极限承载力的理论公式确定地基极限承载力的理论公式（1）假定f,确定持力层深度（2）计算容重和强度指标322024年8月9日第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值n根据地基土的物理力学性质指标，从表中查得承载力基本值f0，修正得承载力标准值fk；n根据载荷试验确定承载力标准值fkn根据原位试验从表中直接查得承载力标准值fk n根据当地经验公式计算332024年8月9日fa=Mb b+Md md+Mcck1 1 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GBJ7-89GBJ7-89）2 2 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GB50007-GB50007-20022002）fa：承载力特征值（设计值）承载力特征值（设计值）以临界荷载以临界荷载P1/4为理论基础为理论基础 Mb、Md、Mc：承载力系数，与内摩擦角承载力系数，与内摩擦角 k 有关有关 b：基底宽度，大于基底宽度，大于6m按按6m取值，取值，对于砂土小于对于砂土小于3m按按3m取值取值 ck：基底下一倍短边宽深度内土的基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值粘聚力标准值 k：基底下一倍短边宽深度内土的基底下一倍短边宽深度内土的内摩擦角标准值内摩擦角标准值第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值适用于偏心距小于等于适用于偏心距小于等于0.033b0.033b，计算得到的承载力特征值不再进行修正，计算得到的承载力特征值不再进行修正一、按土的性质指标确定承载力设计值,p50342024年8月9日第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值一、按土的性质指标确定承载力标准值n根据地基土的物理力学性质指标平均值，按下列方法计算为标准值，由标准值按规范公式计算承载力,p12n=参加统计的土性指标的个数，=6;d=变异系数回归修正系数s=标准差；m=某一土的性质指标的平均值；mi=参加统计的第i个土性指标352024年8月9日n二、现场荷载试验确定地基承载力一、确定承载力基本值f0二、基本值的平均值作为特征值三、将特征值修正为设计值nP-s线有明显比例界限时，f0=fcn极限荷载能确定，且fu2fc时,f0=0.5fun不能按上述两点确定时，取s/B=0.010.015时对应荷载，或s/B=0.02时对应荷载第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值362024年8月9日n二、现场荷载试验确定地基承载力第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值372024年8月9日n三、静力触探试验比贯入阻力：根据比贯入阻力查经验表格或由经验公式计算确定容许承载力第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值382024年8月9日n标准贯入试验：（1）钻孔，贯入器放入孔底；）钻孔，贯入器放入孔底；（2）63.5kg重锤以重锤以76cm高度自由下落将贯入器击入高度自由下落将贯入器击入土中土中15cm；（；（3）继续打入继续打入30cm的锤击数的锤击数Nn n四四四四、按标准贯入击数确定承载力标准值、按标准贯入击数确定承载力标准值、按标准贯入击数确定承载力标准值、按标准贯入击数确定承载力标准值标准贯入试验得标准贯入击数N修正后得标准贯入击数N查表得：承载力标准值第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值392024年8月9日五、五、通过经验确定通过经验确定GBJ7-89 GBJ7-89 规范：规范：推荐查表方法推荐查表方法GB50007-2002 GB50007-2002 规范：规范：从其他原位测试、经验值等方法确定从其他原位测试、经验值等方法确定经验方法得到的承载力特征经验方法得到的承载力特征值也要进行深度和宽度修正值也要进行深度和宽度修正第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值402024年8月9日第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值四、承载力设计值确定当基础的宽度B小于或等于3m以及基础的埋置深度D小于或等于0.5m时，前述地基承载力标准值即为设计值。当基础的宽度大于3m或它的埋置深度D大于0.5m时，按下列公式修正：fak：承载力特征值（标准值）：承载力特征值（标准值）fa：深宽修正后的承载力特征值（设计值）：深宽修正后的承载力特征值（设计值）b、d：宽度和深度修正系数：宽度和深度修正系数 ：基底下土的重度，地下水位以下取浮重度：基底下土的重度，地下水位以下取浮重度 m：基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度：基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度 b：基底宽度：基底宽度(m)，大于大于6m按按6m取值，小于取值，小于3m按按3m取值取值 d：基础埋深：基础埋深(m)412024年8月9日2 2 通过理论公式计算通过理论公式计算3 3 通过载荷试验确定通过载荷试验确定4 4 通过原位试验确定通过原位试验确定需要经过深度需要经过深度和宽度修正和宽度修正原则：原则：掌握公式理论基础，结合实际问题认真分析，恰当应用掌握公式理论基础，结合实际问题认真分析，恰当应用5 5 通过经验确定通过经验确定第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值总结总结总结总结1 1 根据地基土的物理力学性质指标计算根据地基土的物理力学性质指标计算422024年8月9日第五节第五节 影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素主要因素：（1）物理力学性质r、c、f，（2）基础宽度；（3）基础埋深；432024年8月9日n土的容重及地下水位（1）地下水位在滑动面以下第六节第六节 影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素442024年8月9日第六节第六节 影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素n土的容重及地下水位（2）地下水位在地面或地面以上452024年8月9日第六节第六节 影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素n土的容重及地下水位（3）地下水位基底齐平462024年8月9日第六节第六节 影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素n土的容重及地下水位（4）地下水位在滑动面与基底之间BBd2472024年8月9日第六节第六节 影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素n土的容重及地下水位（5）地下水位在基底与地面之间BBd1482024年8月9日第六节第六节 影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素n基础宽度的影响：有限度n基础埋深的影响492024年8月9日222 谢谢谢谢！Thank You!-结束 The END-50