第八章土的承載力ppt課件

1、第八章地基承載力本章重點地基破壞模式地基承載力Bearing Capacity of Foundation Soil地基承載力特征值2、如何滿足地基設計的條件？、如何滿足地基設計的條件？ 承載力？承載力？ 變形？變形？3、確定承載力的三種方法、確定承載力的三種方法載荷試驗載荷試驗理論公式計算理論公式計算經(jīng)驗方法規(guī)范表格法）經(jīng)驗方法規(guī)范表格法）1、地基承載力的概念、地基承載力的概念 建筑物地基設計的基本要求1 1穩(wěn)定要求：荷載小于承載力抗力）穩(wěn)定要求：荷載小于承載力抗力） p p pu /Fs =f pu /Fs =f 2 2變形要求：變形小于設計允許值變形要求：變形小于設計允許值S S SS（

2、1 1沉降量沉降量 （2 2沉降差沉降差（3 3傾斜傾斜 （4 4局部傾斜局部傾斜載荷試驗成果載荷試驗成果pcr puS荷載沉降曲線荷載沉降曲線 p一、豎直荷載下地基破壞的形式一、豎直荷載下地基破壞的形式整體破壞整體破壞 密實砂土，堅硬粘土，密實砂土，堅硬粘土，淺埋淺埋局部剪切破壞局部剪切破壞 土質較軟土質較軟沖剪破壞沖剪破壞 軟粘土，深埋軟粘土，深埋液化液化 飽和松砂飽和松砂二、豎直和水平荷載下地基破壞形式二、豎直和水平荷載下地基破壞形式表面滑動表面滑動 水平力大水平力大深層滑動深層滑動 豎直荷載大豎直荷載大地基土可能的滑動方向地基土可能的滑動方向一、荷載沉降曲線、臨塑荷載、極限荷載一、荷載

3、沉降曲線、臨塑荷載、極限荷載pcrpupcr pu臨塑荷載連續(xù)滑動面和極限荷載塑性區(qū)發(fā)展和臨界荷載pcr pu地基土開始出現(xiàn)剪切地基土開始出現(xiàn)剪切破壞破壞s連續(xù)滑動連續(xù)滑動面面允許地基中有一定的塑性區(qū)，作為設計承載力允許地基中有一定的塑性區(qū)，作為設計承載力-地基中塑性區(qū)的發(fā)展地基中塑性區(qū)的發(fā)展 地基土中某一點應力狀態(tài)：地基土中某一點應力狀態(tài)： ， 極限平衡應力狀態(tài)塑性區(qū)）極限平衡應力狀態(tài)塑性區(qū)）sin23131ctgcDctgcDpz)2sin2sin(塑性區(qū)邊界方程塑性區(qū)邊界方程塑性區(qū)的最大深度Zmax 對應對應Zmax=0臨塑荷載；臨塑荷載； 對應對應Zmax=B/4，B/3臨界荷載。臨界

4、荷載。 Pcr p1/4, p1/3=NB /2+Nq d+Ncc （對于三個荷載，三個系數(shù)不同。）（對于三個荷載，三個系數(shù)不同。）各種臨界荷載的承載力系數(shù)各種臨界荷載的承載力系數(shù)p1/4 1+ / ctg - /2+ ) (1-Nq )ctg (Nq-1)/2p1/3 1+ / ctg - /2+ ) (1-Nq )ctg 2(Nq-1)/31 1、極限平衡理論求地基極限承載力、極限平衡理論求地基極限承載力2 2、其他求極限承載力的方法、其他求極限承載力的方法主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1 1 極限狀態(tài)結構或結構的一部分超過某一特定狀態(tài)極限狀態(tài)結構或結構的一部分超過某一特定狀態(tài) 而而不能滿足設計規(guī)定

5、的某一功能要求時不能滿足設計規(guī)定的某一功能要求時 這一特定狀態(tài)這一特定狀態(tài)稱為結構對于該功能的極限狀態(tài)稱為結構對于該功能的極限狀態(tài)2 2 承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài) 一般是結構的內(nèi)力超過其承載一般是結構的內(nèi)力超過其承載能力能力3 3 正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 一般是以結構的變形、裂縫和一般是以結構的變形、裂縫和振動參數(shù)超過設計允許的限值為依據(jù)振動參數(shù)超過設計允許的限值為依據(jù)根據(jù)承載能力極限狀態(tài)確定地基的承載力根據(jù)承載能力極限狀態(tài)確定地基的承載力極限狀態(tài)極限狀態(tài)地基極限承載力地基極限承載力地基在發(fā)生剪切破壞時的荷載強度地基在發(fā)生剪切破壞時的荷載強度一、地基承載力理論公式法一、地基承

6、載力理論公式法（一極限平衡理論（一極限平衡理論1.平衡方程：平衡方程：2.極限平衡條件極限平衡條件3.假設與邊界條件假設與邊界條件（二普朗特（二普朗特-瑞斯納承載力公式瑞斯納承載力公式1.條形基礎地基的滑裂面形狀條形基礎地基的滑裂面形狀2.極限承載力極限承載力puD D平面問題的平衡方程平面問題的平衡方程xzxzz（1）0zxxzx（2）極限平衡條件極限平衡條件Sincctg23131（3） z zx x 1.1.普朗特普朗特(Prandtl)(Prandtl)的基本假的基本假設設1 1基礎底面是絕對光滑的（基礎底面是絕對光滑的（，保證豎直荷載是主應力保證豎直荷載是主應力2 2無重介質的假設：

7、即在式無重介質的假設：即在式1 1中中=0=0根據(jù)公式根據(jù)公式1 1）、（）、（2 2和和3 3以及邊界條件，利以及邊界條件，利用塑性力學中的滑移線法可以求解條形基礎的地用塑性力學中的滑移線法可以求解條形基礎的地基承載力基承載力 Pu PuD DI I區(qū)區(qū)垂直應力垂直應力pupu為大主應力，為大主應力，與水平方向夾角與水平方向夾角45452 2=pu kapuPu區(qū)區(qū)水平方向為大主應力，水平方向為大主應力，與水平方向夾角與水平方向夾角4545- - 2 2q=D作用在隔離體上的力：作用在隔離體上的力：pu pu 、 D D 、pa pa 、 pp pp 、c c、R R所有力對所有力對A A點

8、力矩平衡點力矩平衡puR隔離體隔離體r0rApppaDcr0r 極限平衡第二區(qū)：極限平衡第二區(qū)：r=r0e tg 區(qū)：過度區(qū)區(qū)：過度區(qū)aauaKcKpp2pppKcqKp22.2.極限承載力極限承載力pupuctgNNtgeNCNDNpqctgqcqu) 1()245(2 其中其中Nq 、Nc為承載力系數(shù)為承載力系數(shù)二、其它半經(jīng)驗承載力公式二、其它半經(jīng)驗承載力公式（一太沙基公式（一太沙基公式（二漢森公式（二漢森公式（三其它承載力公式（三其它承載力公式（一太沙基公式（一太沙基公式1.1.基本條件基本條件2.2.假設的滑裂面形狀假設的滑裂面形狀3.3.極限承載力公式極限承載力公式1.基本條件（1考

9、慮地基土的自重，基底土的重量考慮地基土的自重，基底土的重量0（2基底可以是粗糙的基底可以是粗糙的（3忽略基底以上部分土本身的阻力忽略基底以上部分土本身的阻力,簡化為上部均布荷載簡化為上部均布荷載q= D2.2.假設的滑裂面形狀假設的滑裂面形狀被動區(qū)過渡區(qū)彈性核Ep=Ep1+Ep2+Ep3 Wp uB考慮彈性核的平衡考慮彈性核的平衡1. 1.當基底絕對粗糙時，夾當基底絕對粗糙時，夾角為角為；2. 2. 考慮剛性核的平衡：考慮剛性核的平衡：荷載：荷載：p up u自重：自重：W W粘聚力：粘聚力：C C被動土壓力：被動土壓力：EpEpEp1：土體自重：土體自重Ep2：滑裂面上粘聚：滑裂面上粘聚力力

10、Ep3 ：側向荷載：側向荷載qcuqNcNNBp2232221coscos1cos2pqpcpkNtgkNktgN其中：太沙基公式中的承載力因數(shù)太沙基公式中的承載力因數(shù) N N、NqNq、NcNc查圖查圖8-108-10，以，以為變量為變量比普朗特比普朗特- -瑞斯納承載力公式偏大，因瑞斯納承載力公式偏大，因為考慮了基底摩擦和土體自重為考慮了基底摩擦和土體自重極限承載力的三部分極限承載力的三部分qcqNcNNB2滑動土體自重產(chǎn)生的抗力滑動土體自重產(chǎn)生的抗力滑裂面上的粘聚力產(chǎn)生的抗力滑裂面上的粘聚力產(chǎn)生的抗力側荷載側荷載D D產(chǎn)生的抗力產(chǎn)生的抗力（1 1） 影響滑裂面形狀的大小，承載力因數(shù)影響滑

11、裂面形狀的大小，承載力因數(shù)的大小。滑動土體的體積的大小?；瑒油馏w的體積, q, q的分布范圍的分布范圍, , 滑滑裂面的大小。裂面的大小。(2) (2) 寬度寬度B B增加為增加為2B,2B,滑動體體積增加為原滑動體體積增加為原來的來的2222倍倍( (提供的抗力提供的抗力),),由此增加的承載力由此增加的承載力增加為原來的增加為原來的2 2倍倍.(.( BN BN/2/2線性增加）線性增加）B B增加，增加，q q的分布面積線性增加，的分布面積線性增加，qNqqNq不變。不變。B B增加，滑裂面面積線性增加，增加，滑裂面面積線性增加， cNc cNc不變不變（3 3qNq,qNq,與側面荷載大小，和荷載分布與側面荷載大小，和荷載分布范圍有關范圍有關- -滑裂面形狀有關。滑裂面形狀滑裂面形狀有關?；衙嫘螤钆c與有關。有關。 Nq Nq是是的函數(shù)的函數(shù)(4) cNc(4) cNc與粘聚力，和滑裂面長度有關、與粘聚力，和滑裂面長度有關、滑裂面形狀有關?；衙嫘螤钣嘘P。滑裂面形狀與滑裂面形狀與有關。有關。 Nc Nc是是的函數(shù)的函數(shù)第五節(jié)第五節(jié) 地基的容許承載力地基的容許承載力和地基承載力特征值和地基承載力特征值容許承載力容許承載力f f f f pu / Fs pu / Fs s s s s極限承載力和容許承載力的區(qū)別極限承載力和容許承載力的區(qū)