資料9地基承載力

103/10第9章地基承載力９。1概述地基承載力—-地基承受荷載的能力.確定地基承載力的方法:①原位試驗法:［靜］載荷試驗、靜力觸探試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、旁壓試驗等②理論公式法③規(guī)范表格法④當(dāng)?shù)亟?jīng)驗法進行地基基礎(chǔ)設(shè)計時,地基必須滿足:特征荷載①臨塑荷載-—地基土(基礎(chǔ)邊緣地基中）將要出現(xiàn)但尚未出現(xiàn)塑性區(qū)時所對應(yīng)的基底壓力。②地基極限承載力-—地基瀕臨破壞時的基底壓力。③地基容許承載力—-，為安全系數(shù).9。2淺基礎(chǔ)的地基破壞模式一、地基土持力層的破壞形式持力層剪切破壞的形式１。整體剪切破壞的特征地基發(fā)生整體剪切破壞的過程和特征可從靜載荷試驗的P～S曲線分析得出.P～S曲線中：oa段—-線性變形階段，a點對應(yīng)荷載—-Pcr，地基處在彈性平衡狀態(tài);ａｂ段——彈塑性變形階段,b點對應(yīng)荷載——Pｕ，基礎(chǔ)邊沿首先達(dá)到極限平衡狀態(tài),隨著基底壓力Ｐ的增大，塑性區(qū)（剪切破壞區(qū)）的范圍逐漸擴大;當(dāng)P達(dá)到Pu時,地基土塑性區(qū)連成一片，基礎(chǔ)急速下沉，側(cè)邊地基土向上隆起。ｂc段——整體剪切破壞階段2。局部剪切破壞的特征局部剪切破壞的過程與整體剪切破壞相似,破壞也從基礎(chǔ)邊緣下開始，隨著荷載增大，剪切破壞地區(qū)也相應(yīng)地擴大。區(qū)別：局部剪切破壞時,其壓力與沉降的關(guān)系，從一開始就呈現(xiàn)非線性的變化，并且當(dāng)達(dá)到破壞時,均無明顯地出現(xiàn)轉(zhuǎn)折現(xiàn)象.３．沖剪破壞的特征它不是在基礎(chǔ)下出現(xiàn)明顯的連續(xù)滑動面，而是隨著荷載的增加，基礎(chǔ)將隨著土的壓縮近乎垂直向下移動。當(dāng)荷載繼續(xù)增加并達(dá)到某數(shù)值時，基礎(chǔ)隨著土的壓縮連續(xù)刺入，最后因基礎(chǔ)側(cè)面附近土的垂直剪切而破壞。沖剪破壞的壓力與沉降關(guān)系曲線類似局部剪切破壞的情況,也不出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)折現(xiàn)象。二、破壞模式的影響因素和判別影響因素:（１)地基土的條件，如種類、密度、含水量、壓縮性、抗剪強度等；(２）基礎(chǔ)條件：如型式、埋深、尺寸等;（3)其他9。3地基臨界荷載一、地基塑性區(qū)邊界方程假設(shè)：均質(zhì)地基，豎向均布荷載(kPａ），條形基礎(chǔ)如右圖，地表下任一點處產(chǎn)生的大、小應(yīng)力:均布條形荷載，埋置深度為的基礎(chǔ)下地基中任意一點處大、小應(yīng)力為（附加應(yīng)力+M點處原有自重應(yīng)力)：——基礎(chǔ)埋深——基礎(chǔ)埋深范圍內(nèi)土層的加權(quán)平均重度——地基持力層土的重度點達(dá)到極限平衡狀態(tài)時，該點的大、小主應(yīng)力滿足以下極限平衡條件（莫爾-庫倫強度準(zhǔn)則)：把表達(dá)式代入上式并整理得:（１）上式為地基塑性區(qū)的邊界方程,表示塑性區(qū)邊界上任意一點的之間的關(guān)系，并可繪出塑性區(qū)的邊界線。二、地基的臨塑荷載和臨界荷載（一）臨塑荷載塑性區(qū)開展的最大深度可由塑性區(qū)的邊界方程求極值法求得對(1）式β求導(dǎo)數(shù),并令其等于零,即將代入邊界方程（1）即可得到塑性區(qū)開展的最大深度為若，表示地基中剛要出現(xiàn)但尚未出現(xiàn)塑性區(qū),相應(yīng)的荷載即為臨塑荷載?；蚱渲?式中：——基礎(chǔ)埋置深度，m；——基底標(biāo)高以上土的重度，；——地基土的重度，地下水位以下用有效重度，；——地基土的粘聚力，kPa;——地基土的內(nèi)磨擦角，弧度。時，說明:臨塑荷載由兩部分組成，一為地基土粘聚力的作用，二為基礎(chǔ)兩側(cè)超載或基礎(chǔ)埋深的影響，這兩部分都是內(nèi)摩擦角的函數(shù)，隨的增大而增大。(二)臨界荷載臨界荷載——允許地基產(chǎn)生一定范圍塑性區(qū)所對應(yīng)的荷載。經(jīng)驗證明,只要塑性區(qū)的范圍不超出某一限度,就不會影響建筑物的安全和使用,用臨塑荷載作為淺基礎(chǔ)的地基承載力偏于保守。有經(jīng)驗認(rèn)為，在中心荷載作用下，控制在基礎(chǔ)寬度的1/4,即，相應(yīng)的荷載用表示；在偏心荷載下控制，相應(yīng)的荷載用表示.在邊界方程中將代入得：或(）或（）注:臨塑荷載公式是在均布條形荷載的情況導(dǎo)出的,對于矩形和圓形基礎(chǔ)用這個公式計算的結(jié)果偏于安全。９.4地基極限承載力地基極限承載力——地基剪切破壞發(fā)展即將失穩(wěn)時所能承受的極限荷載,亦稱地基極限荷載。普朗德爾和賴斯納極限承載力１．適用范圍:條形基礎(chǔ)、中心荷載、基底光滑、均勻地基、整體剪切破壞。2.普朗特爾的基本假設(shè)①地基土是均勻，各向同性的無重量介質(zhì)，即認(rèn)為土的，而只具有的材料。②基礎(chǔ)底面光滑，即基礎(chǔ)底面與土之間無摩擦力存在，所以基底的壓應(yīng)力垂直于地面。③當(dāng)?shù)鼗幱跇O限平衡狀態(tài)時,將出現(xiàn)連續(xù)的滑動面，其滑動區(qū)域?qū)⒂衫士现鲃訁^(qū)I，徑向剪切區(qū)II或過渡區(qū)和朗肯被動區(qū)III所組成.其中滑動區(qū)I邊界Bc或AC為直線,其大主應(yīng)力是垂向的，破裂面與水平面成角.在III區(qū)的大主應(yīng)力是水平向的，其破裂面與水平面成角；即三角形AＢC是主動應(yīng)力狀態(tài)區(qū)；滑動區(qū)II的邊界ＣE或ＣＤ為對數(shù)螺旋曲線,其曲線方程為，r0為起始矢徑；θ為射線r與r０夾角，滑動區(qū)IＩＩ的邊界EG,ＤF為直線并與水平面成(45-φ/2)角。3.極限承載力公式普朗德爾根據(jù)塑性理論導(dǎo)出了當(dāng)介質(zhì)達(dá)到破壞時的滑動面形狀及其相應(yīng)的極限承載力公式普朗德爾公式:—-承載力因數(shù)(系數(shù))，無量綱；或查表；賴斯納在普朗德爾理論的基礎(chǔ)上考慮了基礎(chǔ)埋深的影響,當(dāng)基礎(chǔ)有埋置深度D時，將基礎(chǔ)底面以上的兩側(cè)土體用相當(dāng)?shù)木汲d來代替。賴斯納公式：——承載力因數(shù)（系數(shù))，無量綱;或查表；【討論】上式是條形基礎(chǔ)普朗德爾極限承載力理論解,滑動面較符合實際，但因不考慮基礎(chǔ)底面以下土的自重（=0)和基礎(chǔ)底面與土之間存在的摩擦力,故而是不合理的。二、太沙基極限承載力由于基底與土之間的摩擦力阻止了發(fā)生剪切位移,因此，基底以下的I區(qū)就像彈性核一樣隨著基礎(chǔ)一起向下移動，為彈性區(qū)，由于，彈性Ｉ區(qū)與過渡區(qū)（IＩ）區(qū)的交界面為一曲面,彈性核的尖端b點必定是左右兩側(cè)的曲線滑動面的相切點，為方便，將曲面用平面代替，并與水平面成角，一般；當(dāng)基底完全粗糙時，。太沙基承載力理論假設(shè)的滑動面(a)理論的滑動面(b）簡化的滑動面適用范圍：條基、中心荷載、均質(zhì)地基、整體剪切破壞。基本假定：①地基土是均勻的，各向同性的有重量介質(zhì),即②基底可以是粗糙的；③當(dāng)基底完全粗糙時,滑區(qū)由徑向剪切區(qū)II和朗肯被動區(qū)III組成；④當(dāng)基礎(chǔ)埋深時，（不考慮基底以上填土的抗剪強度，把它看作超載)基底以上兩側(cè)土重用當(dāng)量均布超載代替；（一）太沙基公式基底粗糙時：由值查圖表確定；基底光滑時:［注意］而中的用基底處土的容重;而中用基底埋深內(nèi)土的加權(quán)平均容重;水下土層一律作計算。基底完全粗糙時：(也可查圖得）（二）局部剪切破壞時的太沙基修正公式對于局部剪切破壞，太沙基建議將c和tan值均降低1/3。、、——相應(yīng)于局部剪切破壞的承載力因數(shù),由查圖8-10虛線或由查圖中實線。(三）圓形基礎(chǔ)的太沙基修正公式對于半徑為的圓形基礎(chǔ):（整體剪切破壞)（局部剪切破壞）（四）方形基礎(chǔ)的太沙基修正公式對于邊長為的正方形基礎(chǔ)：（整體剪切破壞）（局部剪切破壞）對于矩形基礎(chǔ)（）：可以按值，在條形基礎(chǔ)和方形基礎(chǔ)()的承載力之間以插入法求得。(對于方形基礎(chǔ)、圓形基礎(chǔ)等三維問題,若發(fā)生局部剪切破壞，上列兩式中的承載力因數(shù)改用、、和.）（五）地基容許承載力地基容許承載力—-地基穩(wěn)定有足夠安全度的承載能力.--安全系數(shù),一般可取2～3。三、漢森和魏錫克極限承載力公式公式：（為埋深）、、——承載力系數(shù)；、、——基礎(chǔ)形狀修正系數(shù)；、、——荷載傾斜修正系數(shù)；、、——基礎(chǔ)埋深修正系數(shù);、、-—地面傾斜修正系數(shù);、、--基底傾斜修正系數(shù)；上述系數(shù)由公式計算，如表中８－2——8－6中公式。地基容許承載力：(1．魏錫克極限承載力公式公式