地基承載力概述清楚明了

第九章地基承載力9.1概述9.2臨界荷載和臨塑荷載的確定9.3極限承載力計算9.4按規(guī)范方法確定地基承載力9.1概述一、地基承載力概念

建筑物荷載通過基礎(chǔ)作用于地基，對地基提出兩個方面的要求。1.變形要求

建筑物基礎(chǔ)在荷載作用下產(chǎn)生最大沉降量或沉降差，應(yīng)該在該建筑物允許的范圍內(nèi)。

(1)沉降量獨立(剛性)基礎(chǔ)(2)沉降差相鄰柱基(3)傾斜獨立基礎(chǔ)(4)局部傾斜砌體承重結(jié)構(gòu)2.強度和穩(wěn)定性要求建筑物的基底壓力應(yīng)在地基允許的承載能力之內(nèi)。地基承載力：地基土單位面積上所能承受荷載的能力。極限承載力(pu):地基達到完全剪切破壞時的荷載。地基容許承載力(pa):同時滿足強度和變形要求的荷載（考慮了安全儲備）。3.地基承載力定義二、地基變形的三個階段0sppcrpuabcp≤pcr

pcr＜p＜pua.線性變形階段（壓密階段）塑性變形區(qū)

oa段，荷載小，主要產(chǎn)生壓縮變形，荷載與沉降關(guān)系接近于直線，土中τ＜τf,地基處于彈性平衡狀態(tài)。b.彈塑性變形階段（剪切階段）

ab段，荷載增加，荷載與沉降關(guān)系呈曲線，地基中局部產(chǎn)生剪切破壞，出現(xiàn)塑性變形區(qū)。c.破壞階段

bc段，塑性區(qū)擴大，發(fā)展成連續(xù)滑動面，荷載增加，沉降急劇變化。

p≥pu連續(xù)滑動面2.局部剪切3.沖剪破壞1.整體破壞1.整體破壞PS2.局部剪切PS3.沖剪破壞PS深土層表面土三、地基的破壞形式(豎直荷載)

土質(zhì)堅實,基礎(chǔ)埋深淺；曲線開始近直線，隨后沉降陡增，兩側(cè)土體隆起。中等密實地基，埋深較大；曲線開始就是非線性，沒有明顯的驟降段。松軟地基，埋深大；荷載板幾乎垂直下切，兩側(cè)無土體隆起。整體破壞、局部剪切破壞與沖剪破壞模型試驗

1223在軟粘土上的密砂地基的沖剪破壞某谷倉的地基整體破壞四、地基承載力設(shè)計值的確定方法

①要求較高：f=pcr

②一般情況下：f=p1/4

或p1/3

我國取p1/4③用極限荷載計算：f=pu/Fs

其中Fs

---安全系數(shù) 地基變形的剪切階段（壓密階段、剪切階段及破壞階段）也是土中塑性區(qū)范圍隨著作用荷載的增加而不斷發(fā)展的階段，土中塑性區(qū)開展到某一特定深度時，其相應(yīng)的荷載稱為臨界荷載。9.2臨界荷載和臨塑荷載的確定通常將允許地基中有一定塑性區(qū)得到的臨界荷載作為設(shè)計承載力。考察地基中塑性區(qū)的發(fā)展地基土中某一點應(yīng)力狀態(tài)：

一、塑性區(qū)邊界方程的推導(dǎo)極限平衡應(yīng)力狀態(tài)（塑性區(qū)）條形荷載塑性區(qū)的計算自重應(yīng)力：c1=0D+zc3=k00D+k’0z彈性區(qū)的附加應(yīng)力：設(shè)K0=K’0=1.0合力0DzMp極限平衡條件：1，3代入上述方程得到彈塑區(qū)邊界方程：二、臨塑荷載及臨界荷載計算

計算地基中塑性區(qū)開展的最大深度Zmax，把上式對求導(dǎo)數(shù)，并令此導(dǎo)數(shù)等于零，即得則基底均布荷載下臨界荷載表達式為：NNqNc對應(yīng)Zmax=0—臨塑荷載pcr；對應(yīng)Zmax=B/4—臨界荷載p1/4;對應(yīng)Zmax=B/3—臨界荷載p1/3

。pcr,p1/4,p1/3=NB/2+Nq

0D+Ncc

Nq

NcN

Pcr1+/ctg-

/2+)(1-Nq)ctg0p1/41+/ctg-

/2+)(1-Nq)ctg(Nq-1)/2p1/31+/ctg-

/2+)(1-Nq)ctg2(Nq-1)/3各種臨界荷載的承載力系數(shù)三、例題分析【例】某條形基礎(chǔ)寬3m，埋深2m，作用在基礎(chǔ)底面的均勻分布荷載190kPa。已知土的內(nèi)摩擦角

=15°，粘聚力c

=15kPa，重度=18kN/m3，求基礎(chǔ)的pcr和p1/4。通過土的內(nèi)摩擦角，查表9－3，得到承載力系數(shù)Nr=0.33，Nq＝2.30，Nc=4.85。于是得到臨塑荷載為通過式（9.10）得到臨界荷載p1/4為：9.3極限承載力計算地基極限承載力可用半理論半經(jīng)驗公式計算，其理論基礎(chǔ)是剛塑體極限平衡理論。一、普朗特爾地基極限承載力公式

1.普朗特爾基本解平衡方程極限平衡條件假與定邊界條件極限平衡理論：

1920年，普朗特爾(Prandtl)根據(jù)推導(dǎo)出當不考慮土的重力，假定基底面光滑無摩擦力時，置于地基表面的條形基礎(chǔ)的極限荷載公式。平衡方程（平面應(yīng)變條件）（a）（b）極限平衡條件（c）z

zx

x

xz(1)基礎(chǔ)底面是絕對光滑(2)無重介質(zhì)地基(3)三類應(yīng)力狀態(tài)區(qū)：假設(shè)與邊界條件BEFBpuCIIIIIII區(qū)(主動區(qū))=pu=kapuPuII區(qū)(過度區(qū))r=r0etgr0r452III區(qū)(被動區(qū))3=D1=

kpDD(=0)根據(jù)平衡方程、極限平衡條件、假設(shè)與邊界條件，利用塑性力學(xué)中的滑移線法可以求解條形基礎(chǔ)的地基承載力PuBEFBpuC45-22.普朗得特爾-雷斯剩諾承椒載力專公式在普朗特障爾理論的基礎(chǔ)垮上考慮亡基礎(chǔ)埋背深的影霞響實際旬地面D極限獵承載秘力BEFBpuCq=0D考慮夏基礎(chǔ)甜埋深挖的影矮響其中泰勒梢對普朗居特爾-雷斯諾公式的鏈補充:考慮基痕底以下菊土體自棚重對承慮載力的悶影響3.泰勒-普朗特甘爾-瑞斯納渠承載力敗公式C實際地面DBEFBpuq=0DOGGcc+c屈’假設(shè)c’腰=oc映..鞏t弊g恒=B需/2京t達an諒(45/2)..tgDBCBpuq=0D二、服司肯好普頓續(xù)極限然承載阿力公滴式pppacOBA=0時4545三、珠太沙增基極弄限承倘載力仇公式1.基本條機件2.假設(shè)聽的滑狠裂面項形狀3.極限耳承載艱力公坊式1.基本條尿件（1）考慮地厲基土的燦自重基盛底土的笨重量0（2）基底是浸完全粗薯糙的（0=）（3）忽略暴基底萬以上耕部分原土本墨身的頸阻力,簡化為計上部均超布荷載q=DD0Dpu2.假設(shè)蜘的滑攝裂面竿形狀被動區(qū)過渡區(qū)剛性核jWpuBEpEpc’c’Ep=Ep1+Ep2+Ep3Ep1－土志的重駐度gEp2－滑裂印面上粘量聚力cEp3－超載qjj(1照)太沙基容用下述莖簡化方秒法分別廟計算由挨三種因遙素引起圾的被動譯力的總混和：(2校)(3難)太沙基習(xí)極限承帥載力公有式N、Nq、Nc查書上士表9－5上式窗只適絨用于割條形三基礎(chǔ)烤，對煙于圓透形或棚方形襯基礎(chǔ)第，太砌沙基且提出溉了半澤經(jīng)驗誤的極櫻限荷像載公虹式：圓形環(huán)基礎(chǔ)方形基麻礎(chǔ)上述三偉式只適映用于整黨體剪切刊破壞的陳情況，忽對于局倡部剪切藥破壞，拒沉降較娘大，其夕極限荷紫載較小漁。太沙病基建議下采用較蜓小的c’、’值代拉入上撥列各收式計繪算極貴限荷首載：三、虧例題巨分析【例】某路徒堤如層圖所忍示，營已知箏路基早填土飛性質(zhì)皺：1=18掙.8k奧N/m3，c1=3唐3.靈4k胡Pa，1=2細0°；地勵基土塊（飽鞋和黏烘土）候性質(zhì)仆：2=1勉5.母7k傻N/游m3，cu=22藏kPa，u=0°。試拍按兩舊種施陽工情柳況分還析地哄基承冤載力爽是否住滿足柜，采巧用太舍沙基研公式鎖計算隙極限任荷載(K=押3)。（1）路票基填叛筑速酒度很役快，維比荷冶載在孫地基廉中引瓜起的災(zāi)超孔糊隙水攀壓力氣消散云速率獎快；（2）路凡基填轟筑速好度很閃慢，單地基超中不侮引起弦超孔吹隙水倆壓力佛。1:1.5H=8m15m12m將梯怠形斷動面折飄算為晨等面耗積和貞等高漁度的些矩形著斷面過，求脾得換吩算路箭堤高瓜度b=爬27炊m，地椅基土臉浮重布度5.9滑kN/島m3用太語沙基禽公式貼（9-2什0）計算主極限荷其載：由u=0°培,查表9-5得到姜相應(yīng)重系數(shù)寒，帶狼入承挑載力誤公式作得到梳：1:1.5H=8m15m12m路基薪土壓士力為地基抽承載依力安蘿全系筋數(shù)路堤承經(jīng)載力不奇能滿足拔要求由d=2效2°，查表9-晌5得到承配載力系蕉數(shù)，帶屠入公式穿得到：地基地承載綠力安慚全系槍數(shù)滿足已要求路堤填早筑較慢坑時，允昏許地基望土中的免超孔隙機水壓力祖能充分牢消散時法，能使弱得地基斤承載力悔滿足。一、歇確定繩地基嫌承載應(yīng)力特庫征值當e≤0帽.0脫33b,以臨界奧荷載的踏理論公振式P1/4為基足礎(chǔ)，棒根據(jù)懂土的可抗剪阿強度嘗指標晝確定充地基宋承載便力：fa——土的誓抗剪籌強度上指標旱確定名的地辰基承活載力萬特征鈴值；Mb、Md、Mc——承載憤力系錢數(shù)；——地基土僵的重度啊，地下洞水位以忍下取浮彈重度；d——基礎(chǔ)埋釘置深度(m)，一笨般從棄室外污地面舉標高吵計算抵；m——基底悟以上馳土的煤加權(quán)占重度榆，地桌下水昆位以勿下取濱浮重螞度；b——基礎(chǔ)底收面寬度抄，大于6m時，按6m取值惱；對豆于砂蔽土小船于3m時按3m取值怎；ck——基底下叨一倍短介邊寬深泄度內(nèi)土季的粘聚盈力標準抱值。9.4按規(guī)蝕范方爐法確偷定地留基承魔載力1.按承載市力理論趁計算公居式確定當?shù)鼗浅至俞樛恋耐改钏暂^上差（例喚如厚度微較大的傳飽和軟刮粘土）閱，在快去速加載胡條件下u＝0，得因此得磨到短期辯承載力積為這里二.按現(xiàn)爐場載失荷試渾驗確冊定根據(jù)p-s曲線確迷定承載爹力的特許征值faA≥0.2敢5m2(軟土中≥0.離5m2)地基破覽壞的判鍬定(1)明顯側(cè)胃向擠出巴或發(fā)生神裂紋；(2駝)荷載增武量很小,沉降序急劇形增加剛；(3管)某級荷營載增量假下,24小時臨內(nèi)沉鄙降不拜能穩(wěn)校定；(4遲)s州/b徹>0微.0緞6的荷載另作為破些壞荷載載荷五試驗pcr

pus荷載沉降曲線承載束力的岔特征谷值fak比例界罰限pcr當pu<1錢.5今pcr時，奇取極之限承躁載力違一半(安全系刑數(shù)為2)漸變披型曲攪線低壓縮貫性土高壓兼縮性虎土:s/安b=稻0.麗02且滿咽足pak≤0.乖5pma宮xs荷載沉降曲線faks=0翻.1~設(shè)0.2驅(qū)bpS荷載沉降曲線pu<1.幼5pcrfak=pu/2pcr臨界荷幫載及極怕限荷載鞭計算公疲式表明編，基礎(chǔ)體越寬，殃埋置越糊深，地滋基承載汗力也隨牙之增加納。三、確戶定地基