第九章地基承载力优秀课件.ppt

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1、第九章地基承载力第1页，本讲稿共20页9.1 地基承载力概述n一、地基承一、地基承载力概念力概念 建筑物荷建筑物荷载通通过基基础作用于地基，作用于地基，对地基提出两个方面地基提出两个方面的要求的要求1.1.变形要求形要求建筑物基建筑物基础在荷在荷载作用下作用下产生最大沉降量或沉降差，生最大沉降量或沉降差，应该在在该建筑物所允建筑物所允许的范的范围内内 2.2.强度要求度要求建筑物的基底建筑物的基底压力，力，应该在地基所允在地基所允许的承的承载能力能力之内之内 地基承地基承载力力：地基所能承受荷地基所能承受荷载的能力的能力第2页，本讲稿共20页n二、地基二、地基变形的三个形的三个阶段段 0 0s

2、ppcrpuabcppcrpcrppuppua.线性性变形形阶段段塑性塑性变形区形区连续滑滑动面面oaoa段，荷载小，主要产生压缩变形，荷载与沉段，荷载小，主要产生压缩变形，荷载与沉降关系接近于直线，土中降关系接近于直线，土中f f,地基处于地基处于弹性平衡状态弹性平衡状态b.弹塑性塑性变形形阶段段ab段，荷段，荷载增加增加，荷荷载与沉降关系呈曲与沉降关系呈曲线，地，地基中局部基中局部产生剪切破坏，出生剪切破坏，出现塑性塑性变形区形区c.破坏破坏阶段段bc段，塑性区段，塑性区扩大，大，发展成展成连续滑滑动面，荷面，荷载增加，沉降急增加，沉降急剧变化化第3页，本讲稿共20页n三、地基的破坏形式三

3、、地基的破坏形式 地基开始出地基开始出现剪切破坏（即剪切破坏（即弹性性变形形阶段段转变为弹塑性塑性变形形阶段）段）时，地基所承受的基地地基所承受的基地压力称力称为临塑荷塑荷载pcr地基地基濒临破坏（即破坏（即弹塑性塑性变形形阶段段转变为破坏破坏阶段）段）时，地基所承受的基，地基所承受的基地地压力称力称为极限荷极限荷载pu1.整体剪切破坏整体剪切破坏a a.p-s曲曲线上有两个明上有两个明显的的转折点，可区分地基折点，可区分地基变形的三个形的三个阶段段b.地基内地基内产生塑性生塑性变形区，随着荷形区，随着荷载增加塑性增加塑性变形区形区发展成展成连续的滑的滑动面面c.荷荷载达到极限荷达到极限荷载后

4、，基后，基础急急剧下沉，并可能向一下沉，并可能向一侧倾斜，基斜，基础两两侧地面明地面明显隆起隆起第4页，本讲稿共20页2.2.局部剪切破坏局部剪切破坏a.p-s曲曲线转折点不明折点不明显，没有明，没有明显的直的直线段段b b.塑性塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内c.荷荷载达到极限荷达到极限荷载后，基后，基础两两侧地面微微隆起地面微微隆起3.3.冲剪破坏冲剪破坏b.地基不出地基不出现明明显连续滑滑动面面 c.荷荷载达到极限荷达到极限荷载后，基后，基础两两侧地面不隆起，而是下陷地面不隆起，而是下陷a.p-s曲曲线没有明没有明显的的转折点折点

5、第5页，本讲稿共20页9.2 按塑性区发展范围确定地基承载力n一、塑性区的一、塑性区的发展范展范围 zzbdq=dp013 3根据根据弹性理性理论，地基中任意地基中任意点由条形均布点由条形均布压力所引起的力所引起的附加大、小主附加大、小主应力力 假定在极限平衡区土的静止假定在极限平衡区土的静止侧压力系数力系数K0 0=1=1，M点土的自重点土的自重应力所引起的大力所引起的大小主小主应力均力均为 (dz)M点达到极限平衡状点达到极限平衡状态，大、，大、小主小主应力力满足极限平衡条件足极限平衡条件M第6页，本讲稿共20页塑性区塑性区边界方程界方程塑性区最大深度塑性区最大深度zmaxn二、二、临临塑

6、荷塑荷载载pcr和界限荷和界限荷载载当当zmax0 0，地基所能承，地基所能承受的基底附加受的基底附加压力力为临塑荷塑荷载塑性区开展深度在某塑性区开展深度在某一范一范围内所内所对应的荷的荷载为界限荷界限荷载中心荷中心荷载偏心荷偏心荷载第7页，本讲稿共20页n三、例三、例题分析分析 n【例】某条基，底宽某条基，底宽b=1.5m=1.5m，埋深埋深d=2m=2m，地基土的重度地基土的重度 1919kN/mkN/m3 3，饱和土的重度饱和土的重度 sat2121kN/mkN/m3 3,抗剪强度指标为抗剪强度指标为 =20=20，c=20kPa,=20kPa,求求(1)(1)该地基承载力该地基承载力p

7、1/4 1/4,(2),(2)若地下水位上若地下水位上升至地表下升至地表下1.51.5m，承载力有何变化承载力有何变化【解答】解答】(1)(1)(2)(2)地下水位上升地下水位上升时，地下水位以下土的重度用有效重度，地下水位以下土的重度用有效重度说明：明：当地下水位上升当地下水位上升时，地基的承，地基的承载力将降低力将降低第8页，本讲稿共20页9.3 按极限荷载确定地基承载力n一、普朗特一、普朗特尔极限承极限承载力理力理论 19201920年，普朗特年，普朗特尔根据塑性理根据塑性理论，在研究，在研究刚性物体性物体压入均匀、入均匀、各向同性、各向同性、较软的无重量介的无重量介质时，导出达到破坏出

8、达到破坏时的滑的滑动面形状面形状及极限承及极限承载力公式力公式 Pbcc dd 45o o /245o o /2将无限将无限长，底面光滑的荷，底面光滑的荷载板至于无板至于无质量的量的土土(0)的表面上，荷载板下土体处于塑性的表面上，荷载板下土体处于塑性平衡状态时，塑性区分成五个区平衡状态时，塑性区分成五个区区：区：主动朗肯区，主动朗肯区，1竖直向，破裂面与水竖直向，破裂面与水平面成平面成4545o o /2区：区：普朗特尔区，边普朗特尔区，边界是对数螺线界是对数螺线 区：区：被动朗肯区，被动朗肯区，1水平向，破裂面与水水平向，破裂面与水平面成平面成4545o o /2第9页，本讲稿共20页普朗

9、特普朗特尔理理论的极限承的极限承载力理力理论解解式中：式中：承承载力系数力系数当基当基础有埋深有埋深d 时时式中：式中：n二、太沙基极限承二、太沙基极限承载力理力理论 底面粗糙，基底与土之底面粗糙，基底与土之间有有较大的大的摩擦力，能阻止基底土摩擦力，能阻止基底土发生剪切位生剪切位移，基底以下土不会移，基底以下土不会发生破坏，生破坏，处于于弹性平衡状性平衡状态P Pa aa a b bc cc c d dd d 45o o /245o o /2区：弹性压密区区：弹性压密区(弹性核弹性核)区：普朗特尔区，边区：普朗特尔区，边界是对数螺线界是对数螺线 区：被动朗肯区，区：被动朗肯区，1水水平向，破

10、裂面与水平面成平向，破裂面与水平面成4545o o /2第10页，本讲稿共20页太沙基理太沙基理论的极限承的极限承载力理力理论解解Nr、Nq、Nc均均为承承载力系数，均与力系数，均与 有关，太沙基给出关系曲有关，太沙基给出关系曲线，可以根据相关曲线得到线，可以根据相关曲线得到上式适用于条形基上式适用于条形基础整体剪切破坏情况，整体剪切破坏情况，对于局部剪切破于局部剪切破坏，将坏，将c c和和tan 均降低均降低1/31/3 方形基方形基础局部剪切破坏局部剪切破坏时地基极限承地基极限承载力力Nr 、Nq 、Nc 为局部剪切破坏局部剪切破坏时承承载力系数，也力系数，也可以根据相关可以根据相关曲线得

11、到曲线得到对于方形和于方形和圆形基形基础，太沙基提出采用，太沙基提出采用经验系数修正后的公式系数修正后的公式 圆形基形基础第11页，本讲稿共20页n三、三、汉森极限承森极限承载力理力理论 对于于均均质地基地基、基基础底面完全光滑底面完全光滑，受，受中心中心倾斜荷斜荷载作用作用式中：式中：汉森公式森公式Sr、Sq、Sc 基础的形状系数基础的形状系数ir、iq、ic 荷载倾斜系数荷载倾斜系数dr、dq、dc 深度修正系数深度修正系数gr、gq、gc 地面倾斜系数地面倾斜系数br、bq、bc 基底倾斜系数基底倾斜系数Nr、Nq、Nc 承载力系数承载力系数说明：明：相关系数均可以有相关公式相关系数均可

12、以有相关公式进行行计算算第12页，本讲稿共20页9.4 按原位测试成果确定地基承载力n一、一、载荷荷试验法法 p pu up p0 0s s千斤千斤顶荷荷载板板平衡架平衡架拉拉锚由拐点得地基极限承由拐点得地基极限承载力力pu，除以安全系数除以安全系数F Fs s得得容容许承承载力力 p p-s曲曲线确定地基承确定地基承载力特征力特征值:1.p-s曲曲线有明确的比例界限有明确的比例界限时，取比例界限所，取比例界限所对应的荷的荷载值 2.极限荷极限荷载能确定，且能确定，且值小于小于对应比例界限的荷比例界限的荷载值的的2 2倍倍时，取极限荷取极限荷载值的一半的一半 3.不能按上述两点确定不能按上述两

13、点确定时，取取s/b=0.010.010.0150.015对应荷荷载值；但；但值不不应大于最大加大于最大加载量的一半量的一半 第13页，本讲稿共20页n二、静力触探二、静力触探试验法法 探探头QfQcF钻杆杆用静用静压力将装有探力将装有探头的触探器的触探器压入土中，通入土中，通过压力力传感器及感器及电阻阻应变仪测出土出土层对探探头的的贯入阻力。探入阻力。探头贯入阻力的大小直接反映了土的入阻力的大小直接反映了土的强度的大小，把度的大小，把贯入阻力与荷入阻力与荷载试验所得到的所得到的地基容地基容许承承载力建立相关关系，从而即可按照力建立相关关系，从而即可按照实测的的贯入阻力确定地基的容入阻力确定地

14、基的容许承承载力力值。还可以把土的可以把土的贯入阻力与土的入阻力与土的变形模量及形模量及压缩模模量建立相关关系，从而可以确定量建立相关关系，从而可以确定变形模量和形模量和压缩模量模量 方法介方法介绍：探探头阻力阻力Q可分可分为两个部分两个部分1.1.锥头阻力阻力Qc 2.2.侧壁摩阻力壁摩阻力Qf 比比贯入阻力：入阻力：探探头单位截面位截面积的阻力的阻力 第14页，本讲稿共20页n三、三、标准准贯入入试验法法试验时，先行，先行钻孔，再把上端接有孔，再把上端接有钻杆的杆的标准准贯入器放至孔底，然后用入器放至孔底，然后用质量量为63.563.5kg的的锤，以，以7676cm的高度自由下落将的高度自

15、由下落将贯入器先入器先击入入土中土中1515cm，然后然后测继续打打3030cm的所需要的所需要锤击数，数，该击数称数称为标准准贯入入击数数方法介方法介绍：建立建立标准准贯入入击数与地基承数与地基承载力之力之间的的对应关关系，可以得到相系，可以得到相应标准准贯入入击数下的地基承数下的地基承载力力第15页，本讲稿共20页9.5 按地基规范确定地基承载力n一、按抗剪一、按抗剪强度指度指标确定地基承确定地基承载力力1.抗剪抗剪强度指度指标标准准值ck、ka a.根据室内根据室内n n组三三轴试验结果，果，计算土性指算土性指标的平均的平均值、标准差和准差和变异系数异系数平均平均值标准差准差变异系数异系

16、数b.b.计算内摩擦角和粘聚力的统计计算内摩擦角和粘聚力的统计修正系数修正系数、cc.计算内摩擦角和粘聚力的算内摩擦角和粘聚力的标准准值第16页，本讲稿共20页2.确定地基承确定地基承载力特征力特征值当当e0.0330.033b，根据土的抗剪强度根据土的抗剪强度指标确定地基承载力指标确定地基承载力fa 土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值Mb、Md、Mc 承载力系数（可根据承载力系数（可根据 k查表得到查表得到)g地基土的重度，地下水位以下取浮重度地基土的重度，地下水位以下取浮重度d基础埋置深度基础埋置深度(m)，从室外地面标高计算从室外地面标高计算gm

17、基础底面以上土的加权重度，地下水位以下取浮重度基础底面以上土的加权重度，地下水位以下取浮重度b 基础地面宽度，大于基础地面宽度，大于6 6m时，按时，按6 6m取值，对于砂土小于取值，对于砂土小于 3 3m时按时按3 3m取值取值ck 基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值第17页，本讲稿共20页3.确定地基承确定地基承载力特征力特征值修正修正规范范规定：当定：当b3m或或d0.5m，从从载荷荷试验或其他原位或其他原位测试、经验等方法确定的地基承等方法确定的地基承载力特征力特征值应该进行修正行修正fa 修正后的地基承载力特征值修正后的地基承载力特征值fak

18、 地基承载力特征值，根据强度指标确定地基承载力特征值，根据强度指标确定b、d基础宽度和埋深的地基承载力修正系数（可查表）基础宽度和埋深的地基承载力修正系数（可查表）说明：明：规范范规定地基承定地基承载力特征力特征值还可以由可以由载荷荷试验或其或其它原位它原位测试、并、并结合工程合工程经验等方法等方法综合确定合确定第18页，本讲稿共20页某建筑物尺寸某建筑物尺寸1632m1632m，某基础底面埋深为，某基础底面埋深为4.4m4.4m。基底以下持力层为粉质粘土，浮重度基底以下持力层为粉质粘土，浮重度 内摩擦角标准值内摩擦角标准值 ，粘聚力，粘聚力 。根据上述条件，用根据上述条件，用建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范计计算该地基承载力特征值。算该地基承载力特征值。第19页，本讲稿共20页某住宅采用墙下条形基础，建于粉质粘土地基上某住宅采用墙下条形基础，建于粉质粘土地基上，没有地下水，地基承载力特征值，没有地下水，地基承载力特征值220kPa220kPa基础埋基础埋深深d=1md=1m，基础底面以上土的平均重度，基础底面以上土的平均重度 ，基础底面以下的土的平均重度，基础底面以下的土的平均重度 ，基底荷载标准值：，基底荷载标准值：求修正后的地基承载力求修正后的地基承载力 承载力修正系数承载力修正系数第20页，本讲稿共20页