第八章地基承载力PPT讲稿.ppt
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1、第八章 地基承载力第1页,共23页,编辑于2022年,星期三第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述某点某点某点某点 f f:极限平衡状态极限平衡状态极限平衡状态极限平衡状态某区域内某区域内某区域内某区域内:f f,则处于极限平衡区则处于极限平衡区则处于极限平衡区则处于极限平衡区,地基失稳地基失稳地基失稳地基失稳地基承载力分为两种地基承载力分为两种地基承载力分为两种地基承载力分为两种:极限承载力极限承载力极限承载力极限承载力 与土性、基础埋深、宽度、形状等有关与土性、基础埋深、宽度、形状等有关与土性、基础埋深、宽度、形状等有关与土性、基础埋深、宽度、形状等有关 容许承载力容许承载力容许承载力
2、容许承载力 :与建筑的结构特性等有关与建筑的结构特性等有关与建筑的结构特性等有关与建筑的结构特性等有关本章对土性的假设本章对土性的假设本章对土性的假设本章对土性的假设:理想弹塑性体理想弹塑性体理想弹塑性体理想弹塑性体第2页,共23页,编辑于2022年,星期三第二节第二节 地基的变形和失稳地基的变形和失稳一、临塑荷载一、临塑荷载p pcrcr和极限承载力和极限承载力p pu u 地基变形的三个阶段:地基变形的三个阶段:1.1.压密阶段压密阶段 (oa)(oa)2.2.局部剪损阶段局部剪损阶段(ab)(ab)3.3.整体剪切破坏阶段整体剪切破坏阶段三阶段之间的界限荷载三阶段之间的界限荷载p pcr
3、cr和和p pu u1.1.osP=P/Apcrpu第3页,共23页,编辑于2022年,星期三二、竖直二、竖直二、竖直二、竖直荷载下地基的破坏形式(动画)荷载下地基的破坏形式(动画)荷载下地基的破坏形式(动画)荷载下地基的破坏形式(动画)1.1.图图图图8-38-3整体剪切破坏整体剪切破坏整体剪切破坏整体剪切破坏(b):(b):土质坚硬、密实、土质坚硬、密实、土质坚硬、密实、土质坚硬、密实、埋深埋深埋深埋深局部剪切破坏局部剪切破坏局部剪切破坏局部剪切破坏(c):(c):地基土质疏松地基土质疏松地基土质疏松地基土质疏松冲剪破坏(冲剪破坏(冲剪破坏(冲剪破坏(d d):地基土质疏松):地基土质疏松
4、):地基土质疏松):地基土质疏松1.1.随着随着随着随着基础埋深增加,基础埋深增加,基础埋深增加,基础埋深增加,局部剪切破坏、冲剪破坏更为常见。局部剪切破坏、冲剪破坏更为常见。局部剪切破坏、冲剪破坏更为常见。局部剪切破坏、冲剪破坏更为常见。第4页,共23页,编辑于2022年,星期三魏西克(魏西克(魏西克(魏西克(Vesic,A.BVesic,A.B)提出了用土的相对压缩性判别地基)提出了用土的相对压缩性判别地基)提出了用土的相对压缩性判别地基)提出了用土的相对压缩性判别地基究竟要发生哪种破坏模式。究竟要发生哪种破坏模式。究竟要发生哪种破坏模式。究竟要发生哪种破坏模式。土的刚度指数土的刚度指数土
5、的刚度指数土的刚度指数I Ir r和临界刚度指数和临界刚度指数和临界刚度指数和临界刚度指数I Ir(cr)r(cr)为为为为q_ q_ 基础的側面荷载基础的側面荷载基础的側面荷载基础的側面荷载 q=q=D DI Ir r I Ir(cr)r(cr),土相对不可压缩,发生土相对不可压缩,发生土相对不可压缩,发生土相对不可压缩,发生整体剪切破坏整体剪切破坏整体剪切破坏整体剪切破坏I Ir r I Ir(cr)r(cr),土相对可压缩土相对可压缩土相对可压缩土相对可压缩,发生发生发生发生局部剪切破坏或冲剪破坏局部剪切破坏或冲剪破坏局部剪切破坏或冲剪破坏局部剪切破坏或冲剪破坏对于整体剪切破坏对于整体剪
6、切破坏对于整体剪切破坏对于整体剪切破坏,已有较多的理论对其进行研究已有较多的理论对其进行研究已有较多的理论对其进行研究已有较多的理论对其进行研究,而对局部剪切破而对局部剪切破而对局部剪切破而对局部剪切破坏或冲剪破坏模式坏或冲剪破坏模式坏或冲剪破坏模式坏或冲剪破坏模式,目前尚无理论公式可循目前尚无理论公式可循目前尚无理论公式可循目前尚无理论公式可循.有学者建议将整体剪切有学者建议将整体剪切有学者建议将整体剪切有学者建议将整体剪切破坏模式的公式加以适当修正破坏模式的公式加以适当修正破坏模式的公式加以适当修正破坏模式的公式加以适当修正,可用于局部剪切破坏可用于局部剪切破坏可用于局部剪切破坏可用于局部
7、剪切破坏;冲剪破坏模式很少见冲剪破坏模式很少见冲剪破坏模式很少见冲剪破坏模式很少见,可不予研究可不予研究可不予研究可不予研究.第5页,共23页,编辑于2022年,星期三三、倾斜三、倾斜三、倾斜三、倾斜荷载下地基的破坏形式荷载下地基的破坏形式荷载下地基的破坏形式荷载下地基的破坏形式水工教科书提出基底临界竖向力水工教科书提出基底临界竖向力水工教科书提出基底临界竖向力水工教科书提出基底临界竖向力 p pcrcr=A=A Btan Btan +2c(1+tan+2c(1+tan )(8-3)(8-3)竖向荷载竖向荷载竖向荷载竖向荷载p pv v pppcrcr 属深层整体滑动属深层整体滑动属深层整体滑
8、动属深层整体滑动可用本章后面所述的方法可用本章后面所述的方法可用本章后面所述的方法可用本章后面所述的方法,验算验算验算验算地基失稳可能性地基失稳可能性地基失稳可能性地基失稳可能性.第6页,共23页,编辑于2022年,星期三一、一、极限平衡理论的原理极限平衡理论的原理极限平衡理论极限平衡理论土体土体处于理想塑性状态时的处于理想塑性状态时的应力分布和滑裂面轨迹的理论。应力分布和滑裂面轨迹的理论。应用范围:工程中常用于求解地基的应用范围:工程中常用于求解地基的极限承载力和极限承载力和地地基的基的滑裂面轨迹。滑裂面轨迹。求解思路:求解思路:1.仅有自重时仅有自重时,平面问题的静力平衡方程平面问题的静力
9、平衡方程(8-6)2.极限平衡状态条件极限平衡状态条件无粘土无粘土粘土粘土 (8-7)第三节第三节 极限平衡理论求地基的极限平衡理论求地基的极限承载力极限承载力第7页,共23页,编辑于2022年,星期三根据根据根据根据(8-6)(8-6)、(、(、(、(8-78-7)可得()可得()可得()可得(8-118-11):):):):上式为无粘土体处在极限平衡状态时的基本偏微分方程组,由特征线法上式为无粘土体处在极限平衡状态时的基本偏微分方程组,由特征线法上式为无粘土体处在极限平衡状态时的基本偏微分方程组,由特征线法上式为无粘土体处在极限平衡状态时的基本偏微分方程组,由特征线法求解,可得到地基求解,
10、可得到地基求解,可得到地基求解,可得到地基承载力。承载力。承载力。承载力。一、普郎德尔一、普郎德尔一、普郎德尔一、普郎德尔-瑞纳斯极限承载力理论瑞纳斯极限承载力理论瑞纳斯极限承载力理论瑞纳斯极限承载力理论普郎德尔普郎德尔普郎德尔普郎德尔-瑞纳斯基本假设:瑞纳斯基本假设:瑞纳斯基本假设:瑞纳斯基本假设:(1 1)地基土均匀、各向同性,且)地基土均匀、各向同性,且)地基土均匀、各向同性,且)地基土均匀、各向同性,且 =0=0(2 2)基础地面完全光滑)基础地面完全光滑)基础地面完全光滑)基础地面完全光滑 (3)DB(3)DB 基底平面为地基表面基底平面为地基表面基底平面为地基表面基底平面为地基表面
11、,滑裂滑裂滑裂滑裂 面只面只面只面只延伸到这一假定的地基表面延伸到这一假定的地基表面延伸到这一假定的地基表面延伸到这一假定的地基表面第8页,共23页,编辑于2022年,星期三90-实际地面图6-5 滑裂体的过渡区滑裂土体分为三区:朗肯主动区 朗肯被动区 过渡区I第9页,共23页,编辑于2022年,星期三1.1.当当荷载达到极限荷载时荷载达到极限荷载时,地基内出现连续的滑裂面地基内出现连续的滑裂面,滑裂区由滑裂区由3 3个个区组成区组成.第二区为过渡区第二区为过渡区,其对数螺线可表示为其对数螺线可表示为:r=r0etan2.2.由特征线法求解得由特征线法求解得:Pu=qNq+cNc(8-13)式
12、中式中 N Nq q=f(c,=f(c,),),N Nc c=g(c,=g(c,)由力平衡法求极限由力平衡法求极限承载力承载力同样可得同样可得(8-13).(图8-10)90-实际地面第10页,共23页,编辑于2022年,星期三特别说明特别说明:对于粘性大、排水条件差的饱和粘土地基,可按对于粘性大、排水条件差的饱和粘土地基,可按 u=0法求极限法求极限承载力:承载力:Pu=q+5.14c (8-20)三、三、极限极限承载力的一般计算公式承载力的一般计算公式索科洛夫斯基将两种介质叠加:索科洛夫斯基将两种介质叠加:(1)理想散粒体)理想散粒体 c=0,0 和和 0 的土体的土体(2)无重的纯)无重
13、的纯粘性体粘性体 c 0,=0,=0得地基承载力的一般计算公式得地基承载力的一般计算公式 Puu=1/2 BN+qNq+cNc式中式中BN、Nq、Nc为与为与 和倾角和倾角 有关的系数,表有关的系数,表8-2第11页,共23页,编辑于2022年,星期三四、用极限平衡理论求地基的四、用极限平衡理论求地基的极限承载力方法讨论极限承载力方法讨论(一)、影响(一)、影响的的极限承载力的因素极限承载力的因素1、滑裂土体自重产生的抗力、滑裂土体自重产生的抗力与与,B有关,有关,且与且与B成正比成正比2、q所产生的所产生的的抗力的抗力与与q、有关,有关,但此部分但此部分极限极限荷载荷载与与B无关无关3、c所
14、产生的所产生的抗力抗力与与c 有关,与有关,与B无关无关(二)关于(二)关于承载力系数承载力系数(1)较大的粘土,采用较大的粘土,采用普郎德尔理论,承载力普郎德尔理论,承载力Pu误差较大误差较大(2)较小的粘土,采用较小的粘土,采用普郎德尔理论,承载力普郎德尔理论,承载力Pu误差较小误差较小 (3)c=0的无粘性土,的无粘性土,基础埋深基础埋深d对对Pu起极其重要作用起极其重要作用第12页,共23页,编辑于2022年,星期三一、基础下形成刚性核(一、基础下形成刚性核(弹性楔弹性楔)时)时地基的地基的极限承极限承载载力力太沙基太沙基(K.Terzaghi)课题课题 太沙基公式作为一种半理论半经验
15、法,得到最广泛应用。太沙基公式作为一种半理论半经验法,得到最广泛应用。(一)基本假设(一)基本假设(1)基础底面完全粗糙)基础底面完全粗糙,刚性核的尖端处,左右两侧的曲线滑刚性核的尖端处,左右两侧的曲线滑 裂面裂面必定与铅垂线相切必定与铅垂线相切 (2)除弹性楔体外,滑动区域范围内的土体处于塑性平衡状态)除弹性楔体外,滑动区域范围内的土体处于塑性平衡状态 (3)基础底面以上两测的土体用相当均布)基础底面以上两测的土体用相当均布荷载荷载q=D 代替代替(二)从(二)从刚性核的刚性核的静力平衡条件求地基静力平衡条件求地基极限承载力极限承载力第四节第四节 地基地基极限承载力的其他分析方法极限承载力的
16、其他分析方法第13页,共23页,编辑于2022年,星期三BBCAWEpPuEpW考虑单位长度的基础,写出平衡条件:考虑单位长度的基础,写出平衡条件:PuB=2 E Ep p+cBtancBtan -W-W(8-268-26)式中式中 W W 为为刚性核自重刚性核自重W=W=1/41/4 B B2 2 tan cBtancBtan 为为ACAC和和BCBC面上粘聚力的竖面上粘聚力的竖 向分量向分量(三)被动土压力(三)被动土压力E Ep p的确定的确定 E Ep p是重度是重度 ,粘聚力粘聚力c c及及均布均布荷载荷载q q三种因素引起的总值,三种因素引起的总值,要精确地确定它是很困难的,要精确
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