lxdjjc9《土力学与地基基础》第九章地基承载力
65页1、土力学与地基基础,第九章 地基承载力,本章提要与学习目标,地基承载力理论与计算是土力学的主要课题之一,也是一个非常复杂的问题,影响因素比较多。地基基础设计时,必须满足上部结构荷载通过基础传到地基土的压力不得大于地基承载力的要求,以确保地基土不丧失稳定性。本章主要学习地基的破坏模式、浅基础的临塑荷载和临界荷载、极限承载力、容许承载力以及地基承载力特征值的选取等方面的知识。这些内容不仅是土的强度理论的实际应用,也是学习基础工程设计所必备的基本知识。,通过本章学习,要求理解各种地基承载力的理论方法与基本假设,明确各种方法的应用前提,能够结合具体的实际工程情况,确定合理的符合实际的地基承载力特征值。,本章重点,地基、基础、地基承载力 地基的破坏模式 临塑荷载和临界荷载 极限承载力、容许承载力 地基承载力特征值,9.1 地基的破坏模式,地基:受建筑物影响的那部分地层称为地基。 基础:与地基接触的建筑物下部的扩大部分称为基础。 持力层、下卧层 地基承载力:地基所能承受荷载的能力,由于地基土在建筑物荷载作用下产生变形,引起基础过大的沉降或者沉降差,使上部结构倾斜、开裂以致毁坏或失去使用价值。 由于建
2、筑物的荷载过大,超过了地基土所能承受的能力而使地基产生滑动破坏。,地基中有哪些问题需要考虑呢?,建筑物 荷载基础 地基 地基中产生附加应力 地基变形,建筑物基础的沉降量或沉降差必须在该建筑物所允许的范围内(变形要求)。,地基必须满足哪些条件呢?,建筑物的基底压力应该在地基所允许的承载能力之内(稳定要求)。,特殊的建筑物如堤坝、水闸等地基还应满足抗渗、防冲等特殊要求。,地基承载力不足而使地基破坏的根本原因是由于荷载过大,使地基中的剪应力达到或超过了地基土的抗剪强度。,地基承载力不足而使地基破坏的实质是基础下持力层土的剪切破坏。,整体剪切破坏,线性变形阶段:主要产生压缩变形,荷载与沉降关系接近于直线,地基处于弹性平衡状态,弹塑性变形阶段:荷载与沉降关系呈曲线,地基中局部产生剪切破坏,出现塑性变形区。,破坏阶段:塑性区扩大,发展成连续滑动面,荷载增加,沉降急剧变化。,整体剪切破坏,临塑荷载pcr:地基开始出现剪切破坏(即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶段)时,地基所承受的基底压力。,极限荷载Pu :地基濒临破坏(即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段)时,地基所承受的基底压力。,(2)随着荷载增加,压
3、密区I向两侧挤压,土中产生塑性区,塑性区先在基础边缘产生,然后逐步扩大形成II、III塑性区。基础的沉降增长率较前一阶段增大,故 ps曲线呈曲线状。,(1)当基础上荷载较小时,基础下形成一个三角形压密区I,随同基础压入土中,ps曲线呈直线关系。,整体剪切破坏p-s曲线上有两个明显的转折点,区分地基变形三个阶段:,整体剪切破坏,(3)当荷载达到最大值后,土中形成连续滑动面,并延伸到地面,土从基础两侧挤出并隆起,基础沉降急剧增加,整个地基失稳破坏。,某谷仓的地基整体剪切破坏,1940年在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆,随着荷载的增加,基础下也产生压密区I及塑性区II,但塑性区仅仅发展到地基某一范围内,土中滑动面并不延伸到地面,基础两侧地面微微隆起,没有出现明显的裂缝。,局部剪切破坏p-s曲线没有明显的直线段,地基破坏时曲线也没有明显的陡降。,局部剪切破坏,ps曲线上坡度发生显著变化(即变化率最大的点)所对应的基底压力p作为地基的极限承载力Pu 。,随着荷载的增加,基础下土层发生压缩变形,基础出现持续下沉,当荷载继续增加,基础周围附近土体发生竖向剪切破坏,使基础刺入土中,地基不出现连续的滑动面
4、,基础两侧地面不出现隆起。,冲剪破坏p-s曲线没有明显的转折点。,冲剪破坏,ps曲线上平均下沉梯度接近常数且出现不规则下沉时对应的基底压力p作为地基的极限承载力Pu 。,软粘土上的密砂地基的冲剪破坏,较坚硬或密实的土 较低的压缩性 整体剪切破坏,地基的破坏方式主要与地基土的性质尤其是压缩性有关。,地基究竟会发生哪种方式的破坏呢?,软弱粘土或松砂土 中高压缩性 局部剪切破坏或冲剪破坏,9.2 浅基础的临塑荷载和临界荷载,地基容许承载力(allowable bearing capacity)是指考虑一定安全储备后的地基承载力,一般记作pa。 工程实践中,根据建筑物的不同要求,可以用临塑荷载或临界荷载作为地基的容许承载力,也可以将极限承载力除以一定的安全系数作为地基容许承载力。,地基破坏过程中的剪切阶段是土中塑性区范围随着荷载的增加而不断发展的阶段,把土中塑性区开展到不同深度时所对应的荷载称为临界荷载,而地基土中将要出现但是尚未出现塑性区,即塑性区开展深度为0时的浅基础基底压力称作临塑荷载。,浅基础的临塑荷载和临界荷载,临塑荷载:,2.局部塑性区,1. 弹性阶段,地基处于弹性阶段与局部塑性阶
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