土力学009地基承载力.pptx

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1、土力学土力学 009地基承载力地基承载力第一页，共32页。概述(ish)地基承载力subgroundbearingcapacity：地基承担荷载(hzi)的能力。塑性区plasticzone：小范围的剪切破坏区。第1页/共32页第二页，共32页。浅基础(jch)的地基破坏模式整体剪切破坏整体剪切破坏(phui)(phui)局部剪切破坏局部剪切破坏(phui)(phui)冲剪破坏冲剪破坏(phui)(phui)第2页/共32页第三页，共32页。浅基础(jch)的地基破坏模式整体剪切破坏p-s曲线上有两个明显的转折点，可区分地基变形的三个阶段地基内产生塑性变形区，随着荷载增加塑性变形区发展成连续的

2、滑动面荷载达到极限荷载后，基础急剧下沉，并可能向一侧倾斜，基础两侧地面(dmin)明显隆起一般在密砂和坚硬的粘土中最可能发生。pupusp0第3页/共32页第四页，共32页。浅基础的地基破坏(phui)模式局部剪切破坏p-s曲线转折点不明显，没有明显的直线段塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内荷载达到极限荷载后，基础两侧地面微微隆起中等(zhngdng)密实砂pusp0pu第4页/共32页第五页，共32页。浅基础(jch)的地基破坏模式冲剪破坏p-s曲线没有明显的转折点地基不出现明显连续(linx)滑动面荷载达到极限荷载后，基础两侧地面不隆起，而是下陷压缩性较大的松砂、软土地基或基

3、础埋深较大时相对容易发生。pusp0pu第5页/共32页第六页，共32页。某谷仓(cn)的地基整体破坏浅基础(jch)的地基破坏模式第6页/共32页第七页，共32页。1940年在软粘土地基上的某水泥(shun)仓的倾覆浅基础(jch)的地基破坏模式第7页/共32页第八页，共32页。在软粘土上的密砂地基(dj)的冲剪破坏浅基础(jch)的地基破坏模式第8页/共32页第九页，共32页。1964年日本新泻（Niigata）地震(dzhn)地基的大面积液化 1964年日本新泻（Niigata）地震(dzhn)地基的大面积液化浅基础(jch)的地基破坏模式第9页/共32页第十页，共32页。地基液化引起(

4、ynq)的建筑物破坏浅基础的地基(dj)破坏模式第10页/共32页第十一页，共32页。某宫殿(gngdin)，左部分建于1709年；右部分建于1622年。沉降达2.2米，存在明显的沉降差。墨西哥的沉降问题(wnt)是世界著名的浅基础(jch)的地基破坏模式第11页/共32页第十二页，共32页。比萨斜塔-不均匀沉降(chnjing)的典型始建于1173年，60米高。1271年建成平均沉降(chnjing)2米，最大沉降(chnjing)4米。倾斜5.5，顶部偏心2.1米浅基础的地基(dj)破坏模式第12页/共32页第十三页，共32页。大阪 Nishinomiya 桥的桥墩破坏(phui).6个桥

5、墩中至少2个严重破坏(phui)，其可能的原因是岸边桥墩的大变形导致第一组桥墩过载。日本(r bn)1995年1月17日阪神大地震浅基础的地基破坏(phui)模式第13页/共32页第十四页，共32页。破坏模式(msh)的影响因素地基土的条件种类(zhngli)、密度、含水量、压缩性、抗剪强度等基础条件基础型式、埋深、尺寸等第14页/共32页第十五页，共32页。地基临界荷载地基临界荷载-地基土中应力状态地基土中应力状态(zhungti)(zhungti)的三个阶段的三个阶段 压缩阶段compressionstage剪切阶段shearstage隆起阶段heavestage比例界限(jixin)荷载

6、proportionallimitloading(pcr)极限荷载ultimateloading(pu)0sppcrpuabcppcrpcrppuppu塑性变形区第15页/共32页第十六页，共32页。地基临界(lnji)荷载-地基塑性变形区边界方程013 M013 MBp0pqzzd不考虑土体自重考虑土体自重，令K0=1,则若M点在塑性变形区的边界，则应满足极限平衡方程，得第16页/共32页第十七页，共32页。地基临界荷载(hzi)-地基塑性变形区边界方程化简整理得塑性发展(fzhn)区最大深度zmax回代第17页/共32页第十八页，共32页。临塑荷载(hzi)Pcr若zmax0，则地基中未出

7、现(chxin)塑性发展区，此时地基所能承受的基底附加压力为临塑荷载Pcr,即；第18页/共32页第十九页，共32页。地基(dj)临界荷载指允许地基产生一定范围塑性区所对应的荷载。工程实践经验得出地基允许塑性区最大开展深度为中心(zhngxn)受荷，zmaxb/4,则偏心受荷，zmaxb/3,则，第19页/共32页第二十页，共32页。PcrP1/4P1/3注意：Pcr,P1/4,P1/3按条形基础受均布荷载的情况推得，矩形、圆形有误区但偏于安全。K=1，与实际情况不符，但计算(jsun)方便。P1/4,P1/3时，已经出现塑性变形区，但仍用弹力公式计算(jsun)Pcr与b无关，而P1/4,P

8、1/3与b有关，Pcr,P1/4,P1/3随d的增大而增大。对饱和软土，在不排水条件下，第20页/共32页第二十一页，共32页。地基(dj)极限承载力地基(dj)极限承载力ultimatesubsoilbearingcapacity求解方法极限平衡条件求解普朗德尔和赖斯纳极限承载力滑动面求解太沙基极限承载力汉森和魏锡克极限承载第21页/共32页第二十二页，共32页。地基(dj)极限承载力普朗德尔公式是求解宽度为B的条形基础，置于地基表面，在中心荷载P作用下的极限荷载Pu值。普朗特尔的基本假设及结果，归纳为如下几点：地基土是均匀，各向同性的无重量介质，即认为(rnwi)土的 =0，而只具有c，的

9、材料。基础底面光滑，即基础底面与土之间无摩擦力存在，所以基底的压应力垂直于地面。当地基处于极限平衡状态时，将出现连续的滑动面，其滑动区域将由朗肯主动区，径向剪切区或过渡区和朗肯被动区所组成。第22页/共32页第二十三页，共32页。地基(dj)极限承载力-普朗德尔极限承载力区：主动朗肯区，1竖直向，破裂(pli)面与水平面成45o/2区：普朗德尔区，边界是对数螺线区：被动朗肯区，1水平向，破裂(pli)面与水平面成45o/2第23页/共32页第二十四页，共32页。地基(dj)极限承载力-赖斯纳极限承载力第24页/共32页第二十五页，共32页。地基(dj)极限承载力太沙基极限承载力不完全粗糙基底,

10、在与45+/2之间完全粗糙基底 完全光滑基底，45+/2弹性核受力状态第25页/共32页第二十六页，共32页。地基(dj)极限承载力太沙基极限承载力基底(jd)不完全粗糙时，完全粗糙，由查下图得第26页/共32页第二十七页，共32页。地基(dj)极限承载力对于地基发生局部剪切破坏的情况(qngkung)c*=2c/3,*=arctan(2tan)/3NcNqN由查得NcNqNPu=(2/3)cNc+qNq+(1/2)bN对于方形基础整体剪切破坏：Pu=1.2cNc+qNq+0.4bN局部剪切破坏：Pu=0.8cNc+qNq+0.4bN对于圆形基础整体剪切破坏：Pu=1.2cNc+qNq+0.6

11、bN局部剪切破坏：Pu=0.8cNc+qNq+0.6bN对于矩形基础（b,l）可按条形与方形插值法求得安全系数K=23第27页/共32页第二十八页，共32页。地基极限地基极限(jxin)(jxin)承载力汉森和魏锡克极限承载力汉森和魏锡克极限(jxin)(jxin)承载力理论承载力理论 对于均质地基、基础底面完全(wnqun)光滑，受中心倾斜荷载作用Sr、Sq、Sc基础的形状系数ir、iq、ic荷载倾斜系数dr、dq、dc深度(shnd)修正系数gr、gq、gc地面倾斜系数br、bq、bc基底倾斜系数Nr、Nq、Nc承载力系数第28页/共32页第二十九页，共32页。地基(dj)极限承载力比较G

12、.G.迈耶霍夫极限(jxin)承载力最大考虑两侧超载土抗剪强度影响太沙基极限(jxin)承载力较大考虑基底摩擦汉森和魏锡克极限(jxin)承载力较小假定基底光滑第29页/共32页第三十页，共32页。地基(dj)容许承载力和地基(dj)承载力特征值地基容许承载力Allowablesubsoilbearingcapacity地基承载力特征值Characteristicvalueofsubgradebearingcapacity地基承载力的计算理论(lln)公式法=pcr、p1/4、p1/3、pu/K地基塑性发展区发展速度较慢（如pu/pcr3）:p1/4、p1/3地基塑性发展区发展速度较慢（pu/pcr3）:pu/2、pu/3GB50007p1/4fa=ckMc+qMq+bMb载荷试验fakfa第30页/共32页第三十一页，共32页。影响(yngxing)地基承载力的因素c、土的容重和地下水位基础的宽度(kund)基础的埋置深度第31页/共32页第三十二页，共32页。