8地基承载力.

第八章地基承载力8－1概述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。地基中有哪些问题需要考虑呢？建筑物荷载基础地基地基中产生附加应力地基变形由于建筑物的荷载过大，超过了地基土所能承受的能力而使地基产生滑动破坏。上海锦江饭店，因过大变形而废弃加拿大特朗斯康谷仓地基，因超载发生强度破坏而滑动8－1概述建筑物基础的沉降量或沉降差必须在该建筑物所允许的范围内（变形要求）。地基必须满足哪些条件呢？建筑物的基底压力应该在地基所允许的承载能力之内（稳定要求）。特殊的建筑物如堤坝、水闸等地基还应满足抗渗、防冲等特殊要求。8－1概述地基承载力不足而使地基破坏的根本原因是由于荷载过大，使地基中的剪应力达到或超过了地基土的抗剪强度。整体剪切破坏局部剪切破坏冲剪破坏地基中剪切破坏的型式有地基承载力不足而使地基破坏的实质是基础下持力层土的剪切破坏。8－1概述整体剪切破坏线性变形阶段：主要产生压缩变形，荷载与沉降关系接近于直线,地基处于弹性平衡状态Ospabc弹塑性变形阶段:荷载与沉降关系呈曲线，地基中局部产生剪切破坏，出现塑性变形区。破坏阶段：塑性区扩大，发展成连续滑动面，荷载增加，沉降急剧变化。8－1概述整体剪切破坏临塑荷载pcr:地基开始出现剪切破坏(即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶段)时，地基所承受的基底压力。pcrfuOspabc极限荷载fu:地基濒临破坏(即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段)时，地基所承受的基底压力。临塑压力pcr极限承载力fu容许承载力faausffF(2)随着荷载增加，压密区I向两侧挤压，土中产生塑性区，塑性区先在基础边缘产生，然后逐步扩大形成II、III塑性区。基础的沉降增长率较前一阶段增大，故p－s曲线呈曲线状。(1)当基础上荷载较小时，基础下形成一个三角形压密区I，随同基础压入土中，p－s曲线呈直线关系。整体剪切破坏p-s曲线上有两个明显的转折点，区分地基变形三个阶段：8－1概述整体剪切破坏(3)当荷载达到最大值后，土中形成连续滑动面，并延伸到地面，土从基础两侧挤出并隆起，基础沉降急剧增加，整个地基失稳破坏。8－1概述某谷仓的地基整体剪切破坏8－1概述1940年在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆随着荷载的增加，基础下也产生压密区I及塑性区II，但塑性区仅仅发展到地基某一范围内，土中滑动面并不延伸到地面，基础两侧地面微微隆起，没有出现明显的裂缝。局部剪切破坏p-s曲线没有明显的直线段，地基破坏时曲线也没有明显的陡降。8－1概述局部剪切破坏Ospp～s曲线上坡度发生显著变化（即变化率最大的点）所对应的基底压力p作为地基的极限承载力fu。随着荷载的增加，基础下土层发生压缩变形，基础出现持续下沉，当荷载继续增加，基础周围附近土体发生竖向剪切破坏，使基础刺入土中，地基不出现连续滑动面，基础两侧地面不出现隆起。冲剪破坏p-s曲线没有明显的转折点。8－1概述冲剪破坏p～s曲线上平均下沉梯度接近常数且出现不规则下沉时对应的基底压力p作为地基的极限承载力fu。Osp8－1概述冲剪破坏较坚硬或密实的土较低的压缩性整体剪切破坏地基的破坏方式主要与地基土的性质尤其是压缩性有关。8－1概述地基究竟会发生哪种方式的破坏呢？软弱粘土或松砂土中高压缩性局部剪切破坏或冲剪破坏8－1概述确定地基承载力的方法地基承载力确定方法：理论公式计算；(整体剪切破坏)根据土的性质指标查规范；（如建筑地基基础设计规范）由现场荷载/静荷载试验或静力触探等原位试验确定8－1概述千斤顶荷载板8－1概述静载荷试验基本思想：假定地基为均质半无限体，将地基中的剪切破坏区限制在某一范围，确定其相应的承载力；即允许塑性区有一定的开展范围，又保证地基能安全承担结构荷载；基本方法：由弹性理论求出地基任一点的附加应力，假定静止侧压力系数K0＝1，由此得到任一点的自重应力和附加应力和的表达式；再由极限平衡条件推求塑性区边界方程，从而通过限定塑性区开展深度获得地基承载力公式；8－2按塑性区开展深度确定地基承载力8－2按塑性区开展深度确定地基承载力允许塑性区一定开展范围又保证地基最大限度安全正常承担结构荷载时基底压力定为地基的设计承载力。)2sin2(21dp)()2sin2(31zddp213(45)2(45)22tgctgdtgcdpz)2sin2sin(2zMxzdpd13弹性理论条形均布荷载下地基中任一点附加大小主应力38－2按塑性区开展深度确定地基承载力dtgcdpz)2sin2sin(2cos2(2)0sindzpdddtgcctgdpz)2(max][maxzz稳定][maxzz稳定没有保证22塑性区的边界方程8－2按塑性区开展深度确定地基承载力112qcNNtgctg2212maxctgctgcctgdctgzp荷载与塑性区开展深度关系2ctgctgNc'2Nctg'maxqcpzNdNcN实际应用时，常规定塑性区开展深度(基础宽度若干分之一)，视其能承受多大的基底压力，来判别地基稳定性8－2按塑性区开展深度确定地基承载力荷载与塑性区开展深度关系：'maxqcpzNdNcNbz31max0maxzbz41maxcrqcpdNcNcqcNdNbNf3131cqcNdNbNf4141临塑荷载8－2按塑性区开展深度确定地基承载力注意：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。cqpcNdNbNf2114pfP'12NN13pfP'23NNpcrfP0N8－2按塑性区开展深度确定地基承载力地下水位在滑动面与基底之间)(')('111bhbhbh12qcpbNdNcNdbh18－2按塑性区开展深度确定地基承载力地下水位在地面与基底之间'''020220000()()hdhhdd'012qcpbNdNcNdbh2Pcr、P1/4、P1/3的使用：Pcr不能作为地基的设计承载力使用，过于保守；P1/4、P1/3可作为地基的设计承载力使用，有一定的安全储备；设一条形基础，底宽b=2.5m埋置深度d=1.2m，地基土重度r=19kN/m3，饱和重度为19.8kN/m3，土的快剪指标c＝10kPa，摩擦角为10，求：1、地基的容许承载力fp1/4、fp1/3？2、若地下水由很深上升至基点面，承载力有何变化？由摩擦角为10度，得承载力系数N1/4=0.36,N1/3=0.48,Nq=1.73,Nc=4.17,将b、d、r及承载力系数代入8-15公式：(1)fp1/4=0.5rbN1/4+rdNq+cNc=0.5*19*2.5*0.36+19*1.2*1.73+10*4.17=89.76kPafp1/3=0.5*19*2.5*4.8+19*1.2*1.73+10*4.17=92.54kPa(2)fp1/4=0.5*10*2.5*0.36+19*1.2*1.73+10*4.17=85.64kPafp1/3=0.5*10*2.5*4.8+19*1.2*1.73+10*4.17=87.14kPa8－3浅基础地基极限承载力极限承载力fu：地基所能承受的最大基底压力。允许承载力fa：uasffF浅基础：db深基础：db容许承载力：指满足（1）地基不会产生剪切破坏而失稳；（2）地基变形引起的建筑物沉降及沉降差等应限制在允许范围内时地基土所能承担的最大荷载。8－3浅基础地基极限承载力一、普朗特极限承载力公式假定：•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Ⅰ，径向剪切区Ⅱ和朗肯被动区Ⅲ所组成。•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c、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。•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=0d来代替。8－3浅基础地基极限承载力一、普朗特极限承载力公式efdbpbaaq=0d045204520tgrreOg8－3浅基础地基极限承载力一、普朗特极限承载力公式fuq=0dcF22aupftgctg2btg202ppdtgctg22tgbeOa1geb2b8－3浅基础地基极限承载力一、普朗特极限承载力公式fuq=0dcF22aupftgctg2btg202ppdtgctg22tgbeOa1geb2bfufuq=0dq=0dccFFF22aupftgctg2btg22aupftgctg2btg202ppdtgctg22tgbe202ppdtgctg22tgbeOa1geb2bOa1gebOa1geb2b8－3浅基础地基极限承载力一、普朗特极限承载力公式cqucNdNf0245tan02taneNqtgNNqc18－3浅基础地基极限承载力二、太沙基极限承载力公式(一)基本假设•均质地基，条形基础，中心荷载，地基破坏形式为整体剪切破坏。•基础底面粗糙，即它与土之间有摩擦力存在。•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=0d来代替。8－3浅基础地基极限承载力二、太沙基极限承载力公式cddbpbaaq=0d04520tgrre0452(一)基本假设8－3浅基础地基极限承载力二、太沙基极限承载力公式babuPWCCpPpP214WbtguuPfb2coscbCcab(二)基本公式212cos4upPPcbtgbtg8－3浅基础地基极限承载力二、太沙基极限承载力公式(三)基底完全光滑012uqcfbNdNcN区不是弹性楔体，与区、区一样同时达到塑性极限平衡状态，此时区成为朗肯主动区。045220452tgqNetg1cqNNctg21.8cNNtgcddbpddbpbpbaabaaq=0dq=0d045204520tgrre045204528－3浅基础地基极限承载力二、太沙基极限承载力公式(四)基底完全粗糙cddbpddbpbpbaabaaq=0dq=0d045204520tgrre045204522124upPPcbtgbtg(1)假设＝0，c＝0，求仅由0d引起的反力PPq；(2)假设＝0，0d＝0，求仅由c引起的反力Pc；(3)假设0d＝0，c＝0，求仅由引起的反力P；ppqpcpPPPP8－3浅基础地基极限承载力二、太沙基极限承载力公式(四)基底完全粗糙cddbpddbpbpbaabaaq=0dq=0d045204520tgrre04520452012uqcfbNdNcN32202cos452tgqeN