71地基承载力

1第7章地基承载力主要内容•概述•地基临塑荷载及临界荷载的确定•按理论公式计算地基极限承载力•按规范方法确定地基承载力本章重点:三种剪切破坏,临塑荷载概念,临界荷载及极限荷载的计算2地基承载力是指地基单位面积上承受荷载的能力。为了保证地基在荷裁作用下，不至于出现整体剪切破坏而丧失其稳定性，在地基计算中必须验算地基的承载力。7.1概述3加拿大特朗斯康谷仓的地基破坏情况457.1.1地基的破坏型式试验研究表明，建筑地基在荷载作用下往拄由于承载力不足而产生剪切破坏，其破坏型式可分为整体剪切破坏、局部剪切破坏及冲切破坏三种。67•1.整体剪切破坏•地基变形具有明显的三个阶段：压密阶段(oa段）当P较小时,基础形成一个三角形压密区Ⅰ,P-S曲线基本呈直线关系，P≤Pa（比例极限）；剪切阶段(ab段）随P↑,压密区向两侧挤压,基础边缘处开始出现塑性区,P-S呈曲线关系,Pa≤PPu(极限荷载)；破坏阶段(bc段)当P达到Pu时,土中形成连续滑动面,并延伸到地面,土从基础两侧挤出隆起,基础沉降急剧增加,整个地基失稳破坏，紧密砂土硬粘性土,浅地基常发生该破坏形式.•2.局部剪切破坏•地基变形无明显三阶段,P-S曲线一开始就呈现非线性关系,塑性区滑动面不发展到地面,基础两侧地面微微隆起,曲线也有一个转折点,但不明显.局部剪切破坏常发生于中等密实砂土地基。•3.刺入剪切破坏(冲剪破坏)•随P↑,基础下土层发生压缩变形,基础下沉,P继续↑,基础周围土体发生竖向剪切破坏,使基础刺入土中,地面不隆起,P-S曲线无明显转折点。常发生于软土地基87.2地基临塑荷载及临界荷载的确定7.2.1地基塑性区边界方程无基础埋深时有基础埋深d时9当M点处于极限平衡状态时，该点的大、小主应力应满足极限平衡条件式：将上式代人，整理可得塑性区的边界方程为：10塑性区的边界线11塑性区发展的最大深度zmax。由的条件求得，即：解得临塑荷载是指地基土中将要而尚未出现塑性变形区时的基底压力。7.2.2地基临塑荷载和临界荷载时12将β0代人式(5．35)得塑性区发展最大深度zmax的表达式为：在上式中令zmax＝0，可得临塑荷载的表达式为：13临界荷载14临界荷载工程实践表明，即使地基发生局部剪切破坏，地基中塑性区有所发展，只要塑性区范围不超出某一限度。就不致影响建筑物的安全和正常使用。地基中塑性区发展到容许深度时对应的荷载，称为临界荷载15[例题7.1]某条基宽5m，基底埋深1.2m，地基土γ＝18.0kN/m2，φ＝22º，c＝15.0kPa，试计算该地基的临塑荷载pcr及p1/4。[解]1）求临塑荷载2）求临界荷载167.3按理论公式计算地基极限承载力7.3.1普朗特尔公式假定：基底面光滑,地基土无质量(γ=0)理论：土体极限平衡理论。基底地基土滑动面形状如图,3个区：Ⅰ区——基底无摩擦力,为朗金主动区.Ⅲ区——Ⅰ区土楔向两侧挤压,Ⅲ区为朗金被动区Ⅱ区——为Ⅰ、Ⅲ区间的过渡区故不考虑土重力，但考虑埋深时条形基础极限承载力：Nc、Nq为承载力系数，由Φ查表得17考虑滑动土体重力7.3.2泰勒－普朗特尔公式ccucNqNBNP21Nc、Nq同前，由Φ查表得187.3.３太沙基公式适用条件：基底粗糙的条形基础整体剪切破坏，埋深db。假定地基滑动面的形状如图分三个区：Ⅰ区——因基底粗糙,处于压密状态,与基底成φ角；Ⅱ区——与普朗特尔公式一样；Ⅲ区——朗金被动区。bddq2/45。，得由0ZccucNqNbNP2119太沙基地基承载力系数注：１）局部剪切破坏：用太沙基极限承载力公式计算地基承载力设计值时，安全系数通常取K=3203）方形，园形局部剪切破坏4）地基承载力设计值[σ]=PU/K,K＝2～3cqucqucNqNBNPcNqNRNP2.14.02.16.0方形：圆形：２）对于方形和圆形基底：7.3.４汉森公式（自学）21[解]：按太沙基公式计算承载力设计值根据φ=22º，查承载力系数曲线图得：由太沙基公式计算极限承载力：取安全系数K=3，可得承载力设计值：[例题7.2]某条形基础宽5m，基底埋深1.2m，地基土γ＝18.0kN/m2，φ＝22º，c＝15.0kPa，试采用太沙基公式确定其承载力设计值。227.4按规范方法确定地基承载力7.4.1按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）规定确定地基承载力1.按修正公式计算承载力fk－地基承载力标准值；KPa；ηb、ηd－基础宽度，埋深修正系数；γ－基底以下土的天然重度，地下水位以下取γˊ；b－基底宽（m）b3m取b6m按6m计算；γo－基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取γˊd－基础埋深（m）237.4.2按原位试验确定地基承载力1载荷试验确定地基土承载力特征值fak02.041)(%2)(PBSSpPPKPau对应的荷载基宽为非整体剪切破坏时：有三个阶段或整体剪切破坏时：根据P-S曲线确定(1)(2)(3)S(mm)oabcPcrPuP24现场载荷试验25262）其他原位测试确定地基承载力特征值标准贯入试验27静力触探试验单桥探头双桥探头287.4.2按土的抗剪强度指标计算地基承载力当偏心距e≤0.033b时，7.4.4按《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）规定确定地基承载力详见教材P229式（7-42）