tlxdjjc9《土力學與地基基礎》第九章地基承載力

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1、 地 基 ： 受 建 筑 物 影響 的 那 部 分 地 層 稱為 地 基 。 基 礎 ： 與 地 基 接 觸的 建 筑 物 下 部 的 擴大 部 分 稱 為 基 礎 。 持 力 層 、 下 臥 層 地 基 承 載 力 ： 地 基所 能 承 受 荷 載 的 能力 地 基 中 有 哪 些 問 題 需 要 考 慮 呢 ？ 建 筑 物 荷 載 基 礎 地 基 地 基 中 產 生 附加 應 力 地 基 變 形 地 基 必 須 滿 足 哪 些 條 件 呢 ？ 建 筑 物 的 基 底 壓 力 應 該 在 地 基 所 允 許 的 承 載能 力 之 內 （ 穩(wěn) 定 要 求 ） 。 特 殊 的 建 筑 物 如 堤

2、 壩 、 水 閘 等 地 基 還 應 滿 足抗 滲 、 防 沖 等 特 殊 要 求 。 地 基 中 剪 切 破 壞 的 型 式 有 千斤頂 荷 載 板 線 性 變 形 階 段 ： 主 要 產 生 壓 縮變 形 ， 荷 載 與 沉 降 關 系 接 近 于直 線 ,地 基 處 于 彈 性 平 衡 狀 態(tài) Os pa b c 彈 塑 性 變 形 階 段 :荷 載 與 沉 降關 系 呈 曲 線 ， 地 基 中 局 部 產 生剪 切 破 壞 ， 出 現 塑 性 變 形 區(qū) 。破 壞 階 段 ： 塑 性 區(qū) 擴 大 ， 發(fā) 展成 連 續(xù) 滑 動 面 ， 荷 載 增 加 ， 沉降 急 劇 變 化 。 臨 塑

3、 荷 載 pcr:地 基 開 始 出 現 剪 切破 壞 (即 彈 性 變 形 階 段 轉 變 為 彈塑 性 變 形 階 段 )時 ， 地 基 所 承 受的 基 底 壓 力 。 pcr puOs pa b c 極 限 荷 載 Pu ： 地 基 瀕 臨 破 壞 (即彈 塑 性 變 形 階 段 轉 變 為 破 壞 階 段 )時 ， 地 基 所 承 受 的 基 底 壓 力 。 (2)隨 著 荷 載 增 加 ， 壓 密 區(qū) I向 兩 側 擠 壓 ， 土 中 產 生 塑 性 區(qū) ， 塑性 區(qū) 先 在 基 礎 邊 緣 產 生 ， 然 后 逐 步 擴 大 形 成 II、 III塑 性 區(qū) 。 基礎 的 沉 降

4、 增 長 率 較 前 一 階 段 增 大 ， 故 p s曲 線 呈 曲 線 狀 。(1)當 基 礎 上 荷 載 較 小 時 ， 基 礎 下 形 成 一 個 三 角 形 壓 密 區(qū) I， 隨同 基 礎 壓 入 土 中 ， p s曲 線 呈 直 線 關 系 。 整 體 剪 切 破 壞 p-s曲 線上 有 兩 個 明 顯 的 轉 折 點 ， 區(qū)分 地 基 變 形 三 個 階 段 ： (3)當 荷 載 達 到 最 大 值 后 ， 土 中 形 成 連 續(xù) 滑 動 面 ， 并 延 伸 到 地 面 ，土 從 基 礎 兩 側 擠 出 并 隆 起 ， 基 礎 沉 降 急 劇 增 加 ， 整 個 地 基 失 穩(wěn)

5、破壞 。 某 谷 倉 的 地 基 整 體 剪 切 破 壞 隨 著 荷 載 的 增 加 ， 基 礎 下也 產 生 壓 密 區(qū) I及 塑 性 區(qū) II， 但塑 性 區(qū) 僅 僅 發(fā) 展 到 地 基 某 一 范圍 內 ， 土 中 滑 動 面 并 不 延 伸 到地 面 ， 基 礎 兩 側 地 面 微 微 隆 起 ，沒 有 出 現 明 顯 的 裂 縫 。 局 部 剪 切 破 壞 p-s曲 線 沒 有 明 顯的 直 線 段 ， 地 基 破 壞 時 曲 線 也 沒 有明 顯 的 陡 降 。 Os p p s曲 線 上 坡 度 發(fā) 生 顯 著變 化 （ 即 變 化 率 最 大 的 點 ） 所對 應 的 基 底

6、壓 力 p作 為 地 基 的 極限 承 載 力 Pu 。 隨 著 荷 載 的 增 加 ， 基 礎 下 土 層 發(fā) 生壓 縮 變 形 ， 基 礎 出 現 持 續(xù) 下 沉 ， 當 荷 載繼 續(xù) 增 加 ， 基 礎 周 圍 附 近 土 體 發(fā) 生 豎 向剪 切 破 壞 ， 使 基 礎 刺 入 土 中 ， 地 基 不 出現 連 續(xù) 的 滑 動 面 ， 基 礎 兩 側 地 面 不 出 現隆 起 。 沖 剪 破 壞 p-s曲 線 沒 有 明 顯 的 轉 折點 。 p s曲 線 上 平 均 下 沉 梯 度 接 近 常 數且 出 現 不 規(guī) 則 下 沉 時 對 應 的 基 底 壓 力 p作 為 地 基 的 極

7、 限 承 載 力 Pu 。 Os p 沖 剪 破 壞軟 粘 土 上 的 密 砂地 基 的 沖 剪 破 壞 較 堅 硬 或 密 實 的 土 較 低 的 壓 縮 性 整 體 剪 切 破 壞 地 基 的 破 壞 方 式 主 要 與 地 基 土 的 性 質 尤 其 是 壓縮 性 有 關 。 軟 弱 粘 土 或 松 砂 土 中 高 壓 縮 性 局 部 剪 切 破 壞 或沖 剪 破 壞 臨 塑 荷 載 ： 2.局部塑性區(qū)1. 彈性階段地 基 處 于 彈 性 階 段 與 局 部 塑 性 階 段 界 限 狀 態(tài)時 對 應 的 荷 載 。 此 時 地 基 中 任 一 點 都 未 達 到塑 性 狀 態(tài) ， 但 即

8、 將 達 到 臨 塑 荷 載 與 臨 界 荷 載 計 算 (條 形 基 礎 ) q = 0dp 2z M)2sin2( 03,1 dp 自 重 應 力 1=0d+ z 3=k0(0d+ z) 設 k0 =1.0 合 力 = 附 加 應 力 zddp 003,1 )2sin2( B 極 限 平 衡 條 件 ： sin231 31 ctgc 00 )2sin2sin( dctgcdpz 將 1， 3的 解 代 入 極 限 平 衡 條 件 ， 得 到 ： 00max )2( dctgcctgdpz 由 z與 的 單 值 關 系 可 求 出 z的 極 值 Zmax=0 pcr = 0 dNq+cNc

9、臨 塑 荷 載其 中 22 q ctgN ctg 2c ctgN ctg Zmax= B/4 或 B/3：p1/4 = B N1/4+0 d Nq+cNc臨 界荷 載 p1/3= B N1/3+0 d Nq+cNc其 中 24 4/1 ctgN 233/1 ctgN 中 心 荷 載偏 心 荷 載 一 、 普 朗 特 爾 極 限 承 載 力 理 論 寬 度 為 B的 條 形 基 礎 ， 置 于 地 基 表 面 ， 在 中 心 荷載 P作 用 下 的 極 限 荷 載 Pu值普 朗 特 爾 的 基 本 假 設 及 結 果 ， 歸 納 為 如 下 幾 點 ：（ 1） 地 基 土 是 均 勻 、 各 向

10、 同 性 的 無 重 量 介 質 ， 即 認 為 土的 r=0， 而 只 具 有 C， 的 材 料 。（ 2） 基 礎 底 面 光 滑 ， 即 基 礎 底 面 與 土 之 間 無 摩 擦 力 存 在 ，所 以 基 底 的 壓 應 力 垂 直 于 地 面 。（ 3） 當 地 基 處 于 極 限 平 衡 狀 態(tài) 時 ， 將 出 現 連 續(xù) 的 滑 動 面 ，其 滑 動 區(qū) 域 將 由 朗 肯 主 動 區(qū) I， 徑 向 剪 切 區(qū) II或 過 渡 區(qū) 和朗 肯 被 動 區(qū) III所 組 成 。 普 朗 特 爾 極 限 承 載 力 理 論 Pbc cd d 45o / 245o / 2 將 無 限 長

11、 ， 底 面 光 滑 的 荷 載 板 至 于 無 質 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) 區(qū) ： 主 動 朗 肯 區(qū) ， 1豎 直 向 ， 破 裂 面 與 水平 面 成 45o / 2 區(qū) ： 普 朗 特 爾 區(qū) ， 邊界 是 對 數 螺 線 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cu cNp 1)2/45(tan)tanexp(ctg 02 cN式 中 ： 承 載 力 系 數當 基

12、 礎 有 埋 深 d 時 qcu dNcNp 0 )2/45(tan)tanexp( 02 qN式 中 ： 二、太沙基極限承載力理論 pu AB CE FDG 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)區(qū) ： 彈 性 壓 密 區(qū)(彈 性 核 )區(qū) ： 普 朗 特 爾 區(qū) ， 邊界 是 對 數 螺 線 區(qū) ： 被 動 朗 肯 區(qū) ， 1水平 向 ， 破 裂 面 與 水 平 面 成45o / 2

13、 Pa abc cd d 45o / 245o / 2 太 沙 基 理 論 的 極 限 承 載 力 理 論 解1/ 2u q cp bN qN cN Nr、 Nq、 Nc均 為 承 載 力 系 數 ， 均 與 有 關 ， 太 沙 基 給 出 關 系 曲 線 ， 可以 根 據 相 關 曲 線 得 到上 式 適 用 于 條 形 基 礎 整 體 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 礎局 部 剪 切 破 壞 時 地 基 極 限 承 載 力 1/ 2 2 /3u q cp bN qN cN Nr 、 Nq 、 Nc為 局 部 剪

14、 切 破 壞 時 承 載 力 系 數 ， 也 可 以 根 據 相 關曲 線 得 到對 于 方 形 和 圓 形 基 礎 ， 太 沙 基 提 出 采 用 經 驗 系 數 修 正 后 的 公 式 cqu cNdNbNp 2.14.0 0 圓 形 基 礎 cqu cNdNbNp 2.16.0 0 漢 森 極 限 承 載 力 理 論 對 于 均 質 地 基 、 基 礎 底 面 完 全 光 滑 ， 受 中 心 傾 斜 荷 載 作 用式 中 ： 012u q q q q c c c cp bN S d i dN S d i cN S d i 漢 森 公 式 Sr、 Sq、 Sc 基 礎 的 形 狀 系 數i

15、r、 iq、 ic 荷 載 傾 斜 系 數dr、 dq、 dc 深 度 修 正 系 數Nr、 Nq、 Nc 承 載 力 系 數說 明 ： 相 關 系 數 均 可 以 有 相 關 公 式 進 行 計 算 0 0p upp Kup pu p0s 千 斤 頂荷 載 板 平 衡 架拉 錨 由 拐 點 得 地 基 極 限 承載 力 pu， 除 以 安 全 系數 K得 容 許 承 載 力 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 的 荷 載 值 2.極 限 荷 載 能 確 定 ， 且 值小 于 對 應 比

16、例 界 限 的 荷 載值 的 2倍 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 應荷 載 值 ； 但 值 不 應 大 于 最大 加 載 量 的 一 半 確 定 地 基 承 載 力 特 征 值 修 正 規(guī) 范 規(guī) 定 ： 當 b 3m或 d 0.5m， 地 基 承 載 力 特 征 值 應該 進 行 修 正 -式 9-24fa 修 正 后 的 地 基 承 載 力 特 征 值fak 地 基 承 載 力 特 征 值 ， 根 據 強 度 指 標 確 定b、 d基 礎 寬 度 和 埋 深 的 地 基 承 載 力 修 正 系 數

17、 （ 可 查 表 ）)5.0()3( dbff mbbaka 說 明 ： 規(guī) 范 規(guī) 定 地 基 承 載 力 特 征 值 還 可 以 由 載 荷 試 驗或 其 它 原 位 測 試 、 并 結 合 工 程 經 驗 等 方 法 綜 合 確 定 (二 ） 按 理 論 公 式 確 定 地 基 承 載 力 特 征 值當 e0.033b， 根 據 土 的 抗 剪強 度 指 標 確 定 地 基 承 載 力 kcmdba cMdMbMf fa 土 的 抗 剪 強 度 指 標 確 定 的 地 基 承 載 力 特 征 值Mb、 Md、 Mc 承 載 力 系 數 （ 可 根 據 k查 表 得 到 )地 基 土 的 重 度 ， 地 下 水 位 以 下 取 浮 重 度d基 礎 埋 置 深 度 (m)， 從 室 外 地 面 標 高 計 算 m基 礎 底 面 以 上 土 的 加 權 重 度 ， 地 下 水 位 以 下 取 浮 重 度b 基 礎 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 土 的 粘 聚 力 標 準 值 thanks學無止境，當發(fā)奮讀書