土力学-009地基承载力.pptx

GZHUv在设计建筑物基础时，必须满足下列条件：在设计建筑物基础时，必须满足下列条件：n地基：强度承载力地基承载力地基：强度承载力地基承载力n 变形变形量（沉降量）容许沉降量变形变形量（沉降量）容许沉降量v所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算n甲级：提供载荷试验指标、抗剪强度指标、变形参数甲级：提供载荷试验指标、抗剪强度指标、变形参数指标和触探资料指标和触探资料 n乙级：提供抗剪强度指标、变形参数指标和触探资料乙级：提供抗剪强度指标、变形参数指标和触探资料 n丙级：提供触探及必要的钻探和土工试验资料丙级：提供触探及必要的钻探和土工试验资料 v确定方法：确定方法：n原位测试、理论公式法、规范表格法、当地经验原位测试、理论公式法、规范表格法、当地经验 概述概述GZHU概述概述v地基承载力地基承载力subground bearing capacity ：地基承：地基承担荷载的能力。担荷载的能力。v塑性区塑性区plastic zone ：小范围的剪切破坏区。：小范围的剪切破坏区。GZHU浅基础的地基破坏模式浅基础的地基破坏模式v整体剪切破坏整体剪切破坏v局部剪切破坏局部剪切破坏v冲剪破坏冲剪破坏GZHU浅基础的地基破坏模式浅基础的地基破坏模式 v整体剪切破坏整体剪切破坏1.p-s曲线上有两个明显的转折点，可区分地基变形的三曲线上有两个明显的转折点，可区分地基变形的三个阶段个阶段2.2.地基内产生塑性变形区，随着荷载增加塑性变形区发地基内产生塑性变形区，随着荷载增加塑性变形区发展成连续的滑动面展成连续的滑动面3.3.荷载达到极限荷载后，基础急剧下沉，并可能向一侧荷载达到极限荷载后，基础急剧下沉，并可能向一侧倾斜，基础两侧地面明显隆起倾斜，基础两侧地面明显隆起4.4.一般在密砂和坚硬的粘土中最可能发生。一般在密砂和坚硬的粘土中最可能发生。pupusp0GZHU浅基础的地基破坏模式浅基础的地基破坏模式 v局部剪切破坏局部剪切破坏1.p-s曲线转折点不明显，没有明显的直线段曲线转折点不明显，没有明显的直线段2.2.塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内3.3.荷载达到极限荷载后，基础两侧地面微微隆起荷载达到极限荷载后，基础两侧地面微微隆起4.4.中等密实砂中等密实砂pusp0puGZHU浅基础的地基破坏模式浅基础的地基破坏模式v冲剪破坏冲剪破坏1.p-s曲线没有明显的转折点曲线没有明显的转折点2.2.地基不出现明显连续滑动面地基不出现明显连续滑动面 3.3.荷载达到极限荷载后，基础两侧地面不隆起，而是下陷荷载达到极限荷载后，基础两侧地面不隆起，而是下陷4.4.压缩性较大的松砂、软土地基或基础埋深较大时相对容压缩性较大的松砂、软土地基或基础埋深较大时相对容易发生。易发生。pusp0puGZHU某谷仓的地基整体破坏浅基础的地基破坏模式浅基础的地基破坏模式GZHU19401940年在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆年在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆浅基础的地基破坏模式浅基础的地基破坏模式GZHU在软粘土上的密砂地基的冲剪破坏浅基础的地基破坏模式浅基础的地基破坏模式GZHU19641964年日本新泻（年日本新泻（NiigataNiigata）地震地基的大面积液化）地震地基的大面积液化 19641964年日本新泻（年日本新泻（NiigataNiigata）地震地基的大面积液化）地震地基的大面积液化浅基础的地基破坏模式浅基础的地基破坏模式GZHU地基液化引起的建筑物破坏浅基础的地基破坏模式浅基础的地基破坏模式GZHU某宫殿，左部分建于某宫殿，左部分建于17091709年；右部分建于年；右部分建于16221622年。沉降达年。沉降达2.22.2米，米，存在明显的沉降差。存在明显的沉降差。墨西哥的沉降问题是世界著名的浅基础的地基破坏模式浅基础的地基破坏模式GZHU比萨斜塔-不均匀沉降的典型始建于始建于11731173年，年，6060米高。米高。12711271年建成年建成平均沉降平均沉降2 2米，最大沉降米，最大沉降4 4米。倾斜米。倾斜5.55.5，顶部，顶部偏心偏心2.12.1米米浅基础的地基破坏模式浅基础的地基破坏模式GZHU大阪 Nishinomiya 桥的桥墩破坏.6个桥墩中至少2个严重破坏，其可能的原因是岸边桥墩的大变形导致第一组桥墩过载。日本日本19951995年年1 1月月1717日阪神大地震日阪神大地震浅基础的地基破坏模式浅基础的地基破坏模式GZHU破坏模式的影响因素破坏模式的影响因素v地基土的条件地基土的条件n种类、密度、含水种类、密度、含水量、压缩性、抗剪量、压缩性、抗剪强度等强度等v基础条件基础条件n基础型式、埋深、基础型式、埋深、尺寸等尺寸等GZHU地基临界荷载地基临界荷载-地基土中应力状态的三个阶段地基土中应力状态的三个阶段 v压缩阶段压缩阶段compression stage v剪切阶段剪切阶段shear stageshear stagev隆起阶段隆起阶段 heave stageheave stagen比例界限荷载比例界限荷载proportional limit loading(pcr)n极限荷载极限荷载ultimate loading(pu)0 0sppcrpuabcppcrpcrppuppu塑性变形区GZHU地基临界荷载地基临界荷载-地基塑性变形区边界方程地基塑性变形区边界方程 01 3 3 M01 3 3 MBp0pqzzd不考虑土体自重考虑土体自重，令K0=1,则 若M点在塑性变形区的边界，则应满足极限平衡方程，得 GZHU地基临界荷载地基临界荷载-地基塑性变形区边界方程地基塑性变形区边界方程 v化简整理得化简整理得v塑性发展区最大深度塑性发展区最大深度zmax回代回代GZHU临塑荷载临塑荷载Pcrv若若zmax0 0，则地基中未出现塑性发展区，此时地，则地基中未出现塑性发展区，此时地基所能承受的基底附加压力为基所能承受的基底附加压力为临塑荷载临塑荷载Pcr,即即；GZHU地基临界荷载地基临界荷载v指允许地基产生一定范围塑性区所对应的荷载。指允许地基产生一定范围塑性区所对应的荷载。v工程实践经验得出地基允许塑性区最大开展深度为工程实践经验得出地基允许塑性区最大开展深度为n中心受荷，中心受荷，zmaxb/4,则则n偏心受荷，偏心受荷，zmaxb/3,则则，GZHUPcr P1/4 P1/3v注意：注意：nPcr,P1/4,P1/3按条形基础受均布荷载的情况推得，矩按条形基础受均布荷载的情况推得，矩形、圆形有误区但偏于安全。形、圆形有误区但偏于安全。nK=1K=1，与实际情况不符，但计算方便。，与实际情况不符，但计算方便。nP1/4,P1/3时，已经出现塑性变形区，但仍用弹力公式计时，已经出现塑性变形区，但仍用弹力公式计算算nPcr与与b b无关，而无关，而P1/4,P1/3与与b b有关，有关，Pcr,P1/4,P1/3随随d d的增大而增大。的增大而增大。n对饱和软土，在不排水条件下，对饱和软土，在不排水条件下，GZHU地基极限承载力地基极限承载力 v地基极限承载力地基极限承载力ultimate subsoil bearing capacity v求解方法求解方法n极限平衡条件求解极限平衡条件求解 n普朗德尔和赖斯纳极限承载力普朗德尔和赖斯纳极限承载力n 滑动面求解滑动面求解 n太沙基极限承载力太沙基极限承载力n 汉森和魏锡克极限承载汉森和魏锡克极限承载GZHU地基极限承载力地基极限承载力 v普朗德尔普朗德尔公式是求解宽度为B的条形基础，置于地基表面，在中心荷载P作用下的极限荷载Pu值。v普朗特尔的基本假设及结果，归纳为如下几点：1.地基土是均匀，各向同性的无重量介质，即认为土的 =0，而只具有c，的材料。2.基础底面光滑，即基础底面与土之间无摩擦力存在，所以基底的压应力垂直于地面。3.当地基处于极限平衡状态时，将出现连续的滑动面，其滑动区域将由朗肯主动区，径向剪切区或过渡区和朗肯被动区所组成。GZHU地基极限承载力地基极限承载力-普朗德尔极限承载力普朗德尔极限承载力区：区：主动朗肯区，主动朗肯区，1 1竖直向，破裂面与水平面成竖直向，破裂面与水平面成4545o o/2/2区：区：普朗德尔区，边界是对数螺线普朗德尔区，边界是对数螺线 区：区：被动朗肯区，被动朗肯区，1水平向，破裂面与水平面成水平向，破裂面与水平面成45o /2GZHU地基极限承载力地基极限承载力-赖斯纳极限承载力赖斯纳极限承载力GZHU地基极限承载力太沙基极限承载力地基极限承载力太沙基极限承载力 不完全粗糙基底不完全粗糙基底,在在 与与45+/2 之间之间完全粗糙基底完全粗糙基底 完全光滑基底，完全光滑基底，45+/2 弹性核受力状态弹性核受力状态GZHU地基极限承载力太沙基极限承载力地基极限承载力太沙基极限承载力 v基底不完全粗糙时，基底不完全粗糙时，v完全粗糙，由完全粗糙，由 查下图得查下图得 GZHU地基极限承载力地基极限承载力 v对于地基发生局部剪切破坏的情况对于地基发生局部剪切破坏的情况 nc*=2c/3,*=arc tan(2tan )/3Nc Nq N n由由 查得查得Nc Nq N Pu=(2/3)cNc+qNq+(1/2)bN v对于方形基础对于方形基础 n整体剪切破坏：整体剪切破坏：Pu=1.2cNc+qNq+0.4 bN n局部剪切破坏：局部剪切破坏：Pu=0.8cNc+qNq+0.4 bN v对于圆形基础对于圆形基础 n整体剪切破坏：整体剪切破坏：Pu=1.2cNc+qNq+0.6 bN n局部剪切破坏：局部剪切破坏：Pu=0.8cNc+qNq+0.6 bN v对于矩形基础（对于矩形基础（b,l）可按条形与方形插值法求得）可按条形与方形插值法求得v安全系数安全系数K=23GZHU地基极限承载力地基极限承载力汉森和魏锡克极限承载力理论汉森和魏锡克极限承载力理论 v对于对于均质地基、基础底面完全光滑均质地基、基础底面完全光滑，受受中心倾斜中心倾斜荷载荷载作用作用Sr、Sq、Sc 基础的形状系数基础的形状系数ir、iq、ic 荷载倾斜系数荷载倾斜系数dr、dq、dc 深度修正系数深度修正系数gr、gq、gc 地面倾斜系数地面倾斜系数br、bq、bc 基底倾斜系数基底倾斜系数Nr、Nq、Nc 承载力系数承载力系数GZHU地基极限承载力比较地基极限承载力比较vG.G.G.G.迈耶霍夫极限承载力迈耶霍夫极限承载力 最大最大 n考虑两侧超载土抗剪强度影响考虑两侧超载土抗剪强度影响v太沙基极限承载力太沙基极限承载力 较大较大n考虑基底摩擦考虑基底摩擦v汉森和魏锡克极限承载力汉森和魏锡克极限承载力 较小较小n假定基底光滑假定基底光滑GZHU地基容许承载力和地基承载力特征值地基容许承载力和地基承载力特征值 v地基容许承载力地基容许承载力Allowable subsoil bearing capacityv地基承载力特征值地基承载力特征值Characteristic value of subgrade bearing capacityv地基承载力的计算地基承载力的计算n理论公式法理论公式法=pcr、p1/4、p1/3、pu/Kn地基塑性发展区发展速度较慢地基塑性发展区发展速度较慢（如（如pu/pcr3）:p1/4、p1/3n地基塑性发展区发展速度较慢地基塑性发展区发展速度较慢（pu/pcr3）:pu/2、pu/3nGB50007GB50007p1/4fa=ckMc+qMq+bMbn载荷试验载荷试验nfakfaGZHU影响地基承载力的因素vc、v土的容重和地下水位v基础的宽度v基础的埋置深度