土力学地基基础地基承载力下.pptx

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1、第四章第四章 土的抗剪强度与地基承载力土的抗剪强度与地基承载力u土的抗剪强度u地基承载力u应力路径第1页/共45页第二节 地基承载力v概述v地基承载力计算的理论公式v按照规范法确定地基承载力第2页/共45页一 概述u地基承载力u地基土的破坏形式第3页/共45页地基承载力指地基土单位面积上所能承受的荷载。单位：kPa第4页/共45页地基土的破坏形式n整体剪切破坏n局部剪切破坏n冲切剪切破坏第5页/共45页n整体剪切破坏l地基土为密砂或坚硬粘土l基础埋深浅第6页/共45页n局部剪切破坏l地基土为一般粘土或有一定压缩性的砂土l基础埋深较大第7页/共45页n冲剪破坏l地基土为压缩性较大的松砂或软土第8

2、页/共45页二、地基承载力计算的理论公式n临塑荷载n临界荷载n极限荷载第9页/共45页n临塑荷载在外荷载作用下，地基中刚开始产生塑性变形（即剪切破坏）时，地基土所承受的荷载。地基的临塑荷载和临界荷载n临界荷载在外荷载作用下，地基中产生了塑性变形（即剪切破坏），但塑性变形被控制在一定的范围内，不影响建筑物安全，此时，地基土所承受的荷载。第10页/共45页n塑性变形区的范围（1）依据弹性理论求出地基任意点的主应力表达式。（2）再应用极限平衡条件推求塑性区边界方程。建筑物荷载产生的附加应力+地基土自重产生的应力第11页/共45页（1）依据弹性理论求出地基中任意点的主应力表达式。建筑物荷载产生的附加应

3、力第12页/共45页（1）依据弹性理论求出地基中任意点的主应力表达式。建筑物荷载产生的附加应力+地基土自重产生的应力第13页/共45页（2）再应用极限平衡条件推求塑性区边界方程。塑性区边界方程：第14页/共45页塑性展开区的最大深度：利用导数求解代入：塑性展开区的最大深度：第15页/共45页塑性展开区达到最大深度时的基底压力第16页/共45页采用临塑荷载作为地基承载力，偏于保守。第17页/共45页当地基中塑性变形区的最大深度为：中心荷载：偏心荷载：第18页/共45页临界荷载可以采用临界荷载作为地基承载力。第19页/共45页地基的极限荷载在外荷载作用下，地基中的塑性变形区发展为连续贯通的破坏面，

4、地基丧失整体稳定性而破坏，地基所承受的荷载达到极限值，此极限值就是地基的极限荷载。极限荷载公式较多。第20页/共45页Terzaghi极限荷载公式n基本假设（1）均质地基、条形基础、中心荷载、地基破坏形式为整体剪切破坏。（2）基础底面粗糙，即基础底面与土之间有摩擦力存在。（3）当基础埋置深度d时，基底面以上两侧土体用相当的均布荷载代替。第21页/共45页第22页/共45页EpEp第23页/共45页l可以采用临塑荷载或临界荷载作为地基承载力。讨论：l可以采用极限荷载除以安全系数K作为地基承载力。l上述方法所确定的地基承载了能够保证地基土不发生失稳破坏，但并不能保证地基土因变形太大而引起的上部结构

5、破坏或建筑物的正常使用。l若采用上述方法来确定地基承载力，还必须要计算地基沉降量。要保证这两个方面都满足要求。第24页/共45页建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）中提出了两种确定地基承载力的方法。（课本P297-300）n用原位测试法确定地基承载力特征值n用地基强度理论确定地基承载力特征值三、按照规范法确定地基承载力第25页/共45页n用原位测试法确定地基承载力特征值l原位测试方法包括静力载荷试验、标准贯入试验、静力触探试验等。主要是以静力载荷试验为主。第26页/共45页现场静力载荷试验第27页/共45页oPSPcrpuabABCn当P-S曲线不能明显区分个阶段，取对应于沉降s=

6、0.01-0.015b时的荷载作为地基承载力n当P-S曲线上有比例界限时，取比例界限荷载Pcr作为n当极限荷载Pu2 Pcr，根据现场载荷试验的P-S曲线确定第28页/共45页地基承载力特征值的修正（课本299页）第29页/共45页n用地基强度理论确定地基承载力特征值第30页/共45页n地基基础设计中，地基承载力验算方法l中心荷载时，地基承载力要满足：l偏心荷载时，地基承载力要满足：其中：第31页/共45页F=450kN0.8m1.2m填土粘土例1、某矩形基础所受荷载如下，埋深d=2m。地基土第一层为填土，第二层为粘土，现场载荷试验所得粘土层的，若设计基础底面尺寸为2.4m1.6m，是否安全？

7、第32页/共45页F=450kN0.8m1.2m填土粘土例2、某矩形基础所受荷载如下，埋深d=2m。地基土第一层为填土，第二层为粘土，现场载荷试验所得粘土层的，若设计基础底面尺寸为2.4m1.6m，是否安全？M=100kN.m2.4m第33页/共45页以及问题：是否满足以下条件，建筑物就一定安全？（1）中心荷载时（2）偏心荷载时注意：当存在软弱下卧层时，还需要进行软弱下卧层承载力演算。第34页/共45页软弱下卧层承载力演算n软弱下卧层承载力验算公式:软弱下卧层顶面处土的自重应力软弱下卧层顶面处的附加应力软弱下卧层顶面处经过深度修正后的地基承载力值第35页/共45页软弱下卧层顶面处土的自重应力的

8、计算：注意：自重应力要从地面开始计算第36页/共45页软弱下卧层顶面处土的附加应力的计算：采用简化计算：基底附加压力按照角度向下扩散软弱下卧层dz持力层附加应力简化计算图第37页/共45页对于矩形基础：附加应力向两个方向扩散第38页/共45页对于条形基础：附加应力只沿宽度方向扩散第39页/共45页0.250.5610203025233510地基应力扩散角注：Es1为上层土压缩模量 Es2为下层土压缩模量注：z/b0.25时取；z/b0.时不变 第40页/共45页软弱下卧层顶面处经过深度修正后的地基承载力值计算fak:软弱下卧层的地基承载力特征值（kPa）d:软弱下卧层埋深的地基承载力修正系数m

9、:软弱下卧层顶面以上的土的加权平均容重（kN/m3）d:软弱下卧层的埋深(m).第41页/共45页软弱下卧层承载力的修正m：软弱下卧层埋深范围内土体加权容重。(地下水位下用浮容重)d：软弱下卧层埋深。（课本301页）第42页/共45页例3、设计某矩形基础底面尺寸为3.0m3.5m，埋深d=2.3m。所受荷载及地基条件如下图所示。求（1）粉质粘土与淤泥质粘土层经过修正后的地基承载力值。（2）设地基压力扩散角取=23，试根据图中资料演算基础尺寸是否满足地基承载力要求？=18kN/m3sat=19kN/m3N=1050kN第43页/共45页作业：1、课本P187：4.112、本课件：例1、例2、例33、有一条形基础b=3.0m，埋深d=1m，地基土容重=18kN/m3，内摩擦角为20，粘聚力为15kPa，已知承载力系数Nc=15，Nq=6.5，N=3.5，根据太沙基公式计算地基极限荷载和地基承载力。第44页/共45页感谢您的观看。第45页/共45页