地基承載力

1、第六章 地基承載力,§6.1地基承載力概述§6.2按極限平衡區(qū)發(fā)展范圍確定地基承載力§6.3按極限荷載確定地基極限承載力§6.4按原位測試成果確定地基承載力§6.5按《地基規(guī)范》確定地基承載力,主要內(nèi)容,§6.1 地基承載力概述,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

2、最大沉降量或沉降差，應(yīng)該在該建筑物所允許的范圍內(nèi),2.穩(wěn)定要求,建筑物的基底壓力，應(yīng)該在地基所允許的承載能力之內(nèi),地基承載力：地基所能承受荷載的能力,二、地基變形的三個階段,a.線性變形階段,塑性變形區(qū),連續(xù)滑動面,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,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)

3、擴大，發(fā)展成連續(xù)滑動面，荷載增加，沉降急劇變化,三、地基的破壞形式,地基開始出現(xiàn)剪切破壞（即彈性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)閺椝苄宰冃坞A段）時，地基所承受的基地壓力稱為臨塑荷載pcr,地基瀕臨破壞（即彈塑性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)槠茐碾A段）時，地基所承受的基地壓力稱為極限荷載pu,1.整體剪切破壞,a. p-s曲線上有兩個明顯的轉(zhuǎn)折點，可區(qū)分地基變形的三個階段,b. 地基內(nèi)產(chǎn)生塑性變形區(qū)，隨著荷載增加塑性變形區(qū)發(fā)展成連續(xù)的滑動面,c. 荷載達(dá)到極限荷載后，基礎(chǔ)

4、急劇下沉，并可能向一側(cè)傾斜，基礎(chǔ)兩側(cè)地面明顯隆起,2.局部剪切破壞,a. p-s曲線轉(zhuǎn)折點不明顯，沒有明顯的直線段,b. 塑性變形區(qū)不延伸到地面，限制在地基內(nèi)部某一區(qū)域內(nèi),c. 荷載達(dá)到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面微微隆起,3. 沖剪破壞,b.地基不出現(xiàn)明顯連續(xù)滑動面,c. 荷載達(dá)到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面不隆起，而是下陷,a. p-s曲線沒有明顯的轉(zhuǎn)折點,§6.2 按塑性區(qū)發(fā)展范圍確定地基承載力,一、塑性區(qū)的發(fā)展范圍,根據(jù)彈性

5、理論，地基中任意點由條形均布壓力所引起的附加大、小主應(yīng)力,假定在極限平衡區(qū)土的靜止側(cè)壓力系數(shù)K0=1，M點土的自重應(yīng)力所引起的大小主應(yīng)力均為? (d＋z),M點達(dá)到極限平衡狀態(tài)，大、小主應(yīng)力滿足極限平衡條件,塑性區(qū)邊界方程,塑性區(qū)最大深度zmax,二、臨塑荷載pcr和界限荷載,當(dāng)zmax＝0，地基所能承受的基底附加壓力為臨塑荷載,塑性區(qū)開展深度在某一范圍內(nèi)所對應(yīng)的荷載為界限荷載,中心荷載,偏心荷載,三、例題分析,【例】某條基，底寬b=1

6、.5m，埋深d=2m，地基土的重度?＝19kN/m3，飽和土的重度?sat＝21kN/m3,抗剪強度指標(biāo)為? =20°，c=20kPa,求(1)該地基承載力p1/4 ,(2)若地下水位上升至地表下1.5m，承載力有何變化,【解答】,(1),(2)地下水位上升時，地下水位以下土的重度用有效重度,說明：當(dāng)?shù)叵滤簧仙龝r，地基的承載力將降低,§6.3 按極限荷載確定地基承載力,一、普朗特爾極限承載力理論,1920年，普朗

7、特爾根據(jù)塑性理論，在研究剛性物體壓入均勻、各向同性、較軟的無重量介質(zhì)時，導(dǎo)出達(dá)到破壞時的滑動面形狀及極限承載力公式,Ⅰ,將無限長，底面光滑的荷載板至于無質(zhì)量的土(?＝0)的表面上，荷載板下土體處于塑性平衡狀態(tài)時，塑性區(qū)分成五個區(qū),Ⅰ區(qū)：主動朗肯區(qū)， ?1豎直向，破裂面與水平面成45o＋? / 2,Ⅱ區(qū)：普朗特爾區(qū)，邊界是對數(shù)螺線,Ⅲ區(qū)：被動朗肯區(qū)， ?1水平向，破裂面與水平面成45o－? / 2,普朗特爾理論的極限承載力理論解,式中：,

8、承載力系數(shù),當(dāng)基礎(chǔ)有埋深d 時,式中：,二、太沙基極限承載力理論,底面粗糙，基底與土之間有較大的摩擦力，能阻止基底土發(fā)生剪切位移，基底以下土不會發(fā)生破壞，處于彈性平衡狀態(tài),Ⅰ區(qū)：彈性壓密區(qū)(彈性核),Ⅱ區(qū)：普朗特爾區(qū)，邊界是對數(shù)螺線,Ⅲ區(qū)：被動朗肯區(qū)， ?1水平向，破裂面與水平面成45o－? / 2,太沙基理論的極限承載力理論解,Nr、Nq、Nc均為承載力系數(shù)，均與?有關(guān)，太沙基給出關(guān)系曲線，可以根據(jù)相關(guān)曲線得到,上式適用于條形基礎(chǔ)整體

9、剪切破壞情況，對于局部剪切破壞，將c和tan?均降低1/3,方形基礎(chǔ),局部剪切破壞時地基極限承載力,Nr? 、Nq? 、Nc?為局部剪切破壞時承載力系數(shù)，也可以根據(jù)相關(guān)曲線得到,對于方形和圓形基礎(chǔ)，太沙基提出采用經(jīng)驗系數(shù)修正后的公式,圓形基礎(chǔ),三、漢森極限承載力理論,對于均質(zhì)地基、基礎(chǔ)底面完全光滑，受中心傾斜荷載作用,式中：,漢森公式,Sr、Sq、Sc ——基礎(chǔ)的形狀系數(shù)ir、iq、ic ——荷載傾斜系數(shù)dr、dq、dc ——深度修

10、正系數(shù)gr、gq、gc ——地面傾斜系數(shù)br、bq、bc ——基底傾斜系數(shù)Nr、Nq、Nc ——承載力系數(shù),說明：相關(guān)系數(shù)均可以有相關(guān)公式進行計算,§6.4 按原位測試成果確定地基承載力,一、載荷試驗法,,,由拐點得地基極限承載力pu，除以安全系數(shù)Fs得容許承載力[p],p-s曲線確定地基承載力特征值:,1. p-s曲線有明確的比例界限時，取比例界限所對應(yīng)的荷載值,2.極限荷載能確定，且值小于對應(yīng)比例界限的荷載值的2倍

11、時，取極限荷載值的一半,3.不能按上述兩點確定時，取s/b=0.01～0.015對應(yīng)荷載值；但值不應(yīng)大于最大加載量的一半,二、靜力觸探試驗法,,Qf,Qc,用靜壓力將裝有探頭的觸探器壓入土中，通過壓力傳感器及電阻應(yīng)變儀測出土層對探頭的貫入阻力。探頭貫入阻力的大小直接反映了土的強度的大小，把貫入阻力與荷載試驗所得到的地基容許承載力建立相關(guān)關(guān)系，從而即可按照實測的貫入阻力確定地基的容許承載力值。還可以把土的貫入阻力與土的變形模量及壓縮模量建

12、立相關(guān)關(guān)系，從而可以確定變形模量和壓縮模量,方法介紹：,探頭阻力Q可分為兩個部分,1.錐頭阻力Qc,2.側(cè)壁摩阻力Qf,比貫入阻力：探頭單位截面積的阻力,三、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗法,試驗時，先行鉆孔，再把上端接有鉆桿的標(biāo)準(zhǔn)貫入器放至孔底，然后用質(zhì)量為63.5kg的錘，以76cm的高度自由下落將貫入器先擊入土中15cm，然后測繼續(xù)打30cm的所需要錘擊數(shù)，該擊數(shù)稱為標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù),方法介紹：,建立標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)與地基承載力之間的對應(yīng)關(guān)系，可以得到相應(yīng)

13、標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)下的地基承載力,§6.5 按《地基規(guī)范》確定地基承載力,一、按抗剪強度指標(biāo)確定地基承載力,1.抗剪強度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值ck、?k,a.根據(jù)室內(nèi)n組三軸試驗結(jié)果，計算土性指標(biāo)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù),平均值,標(biāo)準(zhǔn)差,變異系數(shù),b.計算內(nèi)摩擦角和粘聚力的統(tǒng)計修正系數(shù)ψφ 、ψc,c.計算內(nèi)摩擦角和粘聚力的標(biāo)準(zhǔn)值,2.確定地基承載力特征值,當(dāng)e≤0.033b，根據(jù)土的抗剪強度指標(biāo)確定地基承載力,fa ——土的抗剪強度指標(biāo)確

14、定的地基承載力特征值Mb、Md、Mc ——承載力系數(shù)（可根據(jù)?k查表得到)——地基土的重度，地下水位以下取浮重度d——基礎(chǔ)埋置深度(m)，從室外地面標(biāo)高計算m——基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)重度，地下水位以下取浮重度b ——基礎(chǔ)地面寬度，大于6m時，按6m取值，對于砂土小于 3m時按3m取值ck ——基底下一倍短邊寬深度內(nèi)土的粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值,3.確定地基承載力特征值修正,《規(guī)范》規(guī)定：當(dāng)b＞3m或d＞0.5m，地基承載力特