大学课程《土力学与地基基础》PPT课件：6.地基承载力.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第六章 地基承载力,6.1地基承载力概述,6.2按极限平衡区发展范围确定地基承载力,6.3按极限荷载确定地基极限承载力,6.4按原位测试成果确定地基承载力,6.5按地基规范确定地基承载力,6.1 地基承载力概述,一、地基承载力概念,建筑物荷载通过基础作用于地基，对地基提出两个方面的要求,1.变形要求,建筑物基础在荷载作用下产生最大沉降量或沉降差，应该在该建筑物所允许的范围内,2.稳定要求,建筑物的基底压力，应该在地基所允许的承载能力之内,地基承载力：,地基所能承受荷载的能力,二、地基变形的三个阶段,0,s,p,p,cr,p,u,a,b,c,p,p,cr,p,cr,p,p,u,p,p,u,a.,线性变形阶段,塑性变形区,连续滑动面,oa,段，荷载小，主要产生压缩变形，荷载与沉降关系接近于直线，土中,f,地基处于弹性平衡状态,b.,弹塑性变形阶段,ab,段，荷载增加,，,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,c.,破坏阶段,bc,段，塑性区扩大，发展成连续滑动面，荷载增加，沉降急剧变化,三、地基的破坏形式,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，地基所承受的基地压力称为,临塑荷载,p,cr,地基濒临破坏（即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段）时，地基所承受的基地压力称为,极限荷载,p,u,1.,整体剪切破坏,a.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,b.,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滑动面,c.,荷载达到极限荷载后，基础急剧下沉，并可能向一侧倾斜，基础两侧地面明显隆起,2.局部剪切破坏,a.p-s,曲线转折点不明显，没有明显的直线段,b.,塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内,c.,荷载达到极限荷载后，基础两侧地面微微隆起,3.冲剪破坏,b.,地基不出现明显连续滑动面,c.,荷载达到极限荷载后，基础两侧地面不隆起，而是下陷,a.p-s,曲线没有明显的转折点,6.2 按塑性区发展范围确定地基承载力,一、塑性区的发展范围,z,z,b,d,q,=,d,p,0,1,3,根据弹性理论，,地基中任意点由条形均布压力所引起的附加大、小主应力,假定在极限平衡区土的静止侧压力系数,K,0,=1，,M,点,土的自重应力所引起的大小主应力均为,(,d,z,),M,点,达到极限平衡状态，大、小主应力满足极限平衡条件,M,塑性区边界方程,塑性区最大深度,z,max,二、临塑荷载,p,cr,和界限荷载,当,z,max,0,，地基所能承受的基底附加压力为,临塑荷载,塑性区开展深度在某一范围内所对应的荷载为,界限荷载,中心荷载,偏心荷载,三、例题分析,【例】,某条基，底宽,b,=1.5m，,埋深,d,=2m，,地基土的重度,19,kN/m,3,，,饱和土的重度,sat,21,kN/m,3,抗剪强度指标为,=20,，,c,=20kPa,求(1)该地基承载力,p,1/4,(2)若地下水位上升至地表下1.5,m,，,承载力有何变化,【,解答】,(1),(2)地下水位上升时，地下水位以下土的重度用有效重度,说明：,当地下水位上升时，地基的承载力将降低,6.3 按极限荷载确定地基承载力,一、普朗特尔极限承载力理论,1920年，普朗特尔根据塑性理论，在研究刚性物体压入均匀、各向同性、较软的无重量介质时，导出达到破坏时的滑动面形状及极限承载力公式,P,b,c,c,d,d,45,o,/2,45,o,/2,将无限长，,底面光滑,的荷载板至于,无质量的土,(,0),的表面上，荷载板下土体处于塑性平衡状态时，塑性区分成五个区,区：,主动朗肯区，,1,竖直向，破裂面与水平面成,45,o,/2,区：,普朗特尔区，边界是对数螺线,区：,被动朗肯区，,1,水平向，破裂面与水平面成,45,o,/2,普朗特尔理论的极限承载力理论解,式中：,承载力系数,当基础有埋深,d,时,式中：,二、太沙基极限承载力理论,底面粗糙，,基底与土之间有较大的摩擦力，能阻止基底土发生剪切位移，基底以下土不会发生破坏，处于弹性平衡状态,P,a,a,b,c,c,d,d,45,o,/2,45,o,/2,区：,弹性压密区(弹性核),区：,普朗特尔区，边界是对数螺线,区：,被动朗肯区，,1,水平向，破裂面与水平面成,45,o,/2,太沙基理论的极限承载力理论解,N,r,、N,q,、N,c,均为承载力系数，均与,有关，太沙基给出关系曲线，可以根据相关曲线得到,上式适用于条形基础整体剪切破坏情况，对于局部剪切破坏，将,c,和,tan,均降低,1/3,方形基础,局部剪切破坏时地基极限承载力,N,r,、,N,q,、,N,c,为局部剪切破坏时承载力系数，也,可以根据相关曲线得到,对于方形和圆形基础，太沙基提出采用经验系数修正后的公式,圆形基础,三、汉森极限承载力理论,对于,均质地基,、,基础底面完全光滑,，受,中心倾斜荷载,作用,式中：,汉森公式,S,r,、S,q,、S,c,基础的形状系数,i,r,、i,q,、i,c,荷载倾斜系数,d,r,、d,q,、d,c,深度修正系数,g,r,、g,q,、g,c,地面倾斜系数,b,r,、b,q,、b,c,基底倾斜系数,N,r,、N,q,、N,c,承载力系数,说明：,相关系数均可以有相关公式进行计算,6.4 按原位测试成果确定地基承载力,一、载荷试验法,p,u,p,0,s,千斤顶,荷载板,平衡架,拉锚,由拐点得地基极限承载力,p,u,，,除以安全系数,F,s,得容许承载力,p,p-s,曲线确定地基承载力特征值:,1.p-s,曲线有明确的比例界限时，取比例界限所对应的荷载值,2.,极限荷载能确定，且值小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载值的一半,3.,不能按上述两点确定时，取,s/b=,0.010.015对应荷载值；但值不应大于最大加载量的一半,二、静力触探试验法,探头,Q,f,Q,c,F,钻杆,用静压力将装有探头的触探器压入土中，通过压力传感器及电阻应变仪测出土层对探头的贯入阻力。

探头贯入阻力的大小直接反映了土的强度的大小，把贯入阻力与荷载试验所得到的地基容许承载力建立相关关系，从而即可按照实测的贯入阻力确定地基的容许承载力值还可以把土的贯入阻力与土的变形模量及压缩模量建立相关关系，从而可以确定变形模量和压缩模量,方法介绍：,探头阻力,Q,可分为两个部分,1.锥头阻力,Q,c,2.侧壁摩阻力,Q,f,比贯入阻力：,探头单位截面积的阻力,三、标准贯入试验法,试验时，先行钻孔，再把上端接有钻杆的标准贯入器放至孔底，然后用质量为63.5,kg,的锤，以76,cm,的高度自由下落将贯入器先击入土中15,cm，,然后测继续打30,cm,的所需要锤击数，该击数称为标准贯入击数,方法介绍：,建立标准贯入击数与地基承载力之间的对应关系，可以得到相应标准贯入击数下的地基承载力,6.5 按地基规范确定地基承载力,一、按抗剪强度指标确定地基承载力,1.,抗剪强度指标标准值,c,k,、,k,a.,根据室内,n,组三轴试验结果，计算土性指标的平均值、标准差和变异系数,平均值,标准差,变异系数,b.,计算内摩擦角和粘聚力的统计修正系数,、,c,c.,计算内摩擦角和粘聚力的标准值,2.,确定地基承载力特征值,当,e,0.033,b,，,根据土的抗剪强度指标确定地基承载力,f,a,土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值,M,b,、M,d,、M,c,承载力系数（可根据,k,查表得到),地基土的重度，地下水位以下取浮重度,d,基础埋置深度(,m,)，,从室外地面标高计算,m,基础底面以上土的加权重度，地下水位以下取浮重度,b,基础地面宽度，大于6,m,时，按6,m,取值，对于砂土小于,3,m,时按3,m,取值,c,k,基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值,3.,确定地基承载力特征值修正,规范规定：,当,b,3m,或,d,0.5m，,地基承载力特征值应该进行修正,f,a,修正后的地基承载力特征值,f,ak,地基承载力特征值，根据强度指标确定,b,、,d,基础宽度和埋深的地基承载力修正系数（可查表）,说明：,规范规定地基承载力特征值还可以由载荷试验或其它原位测试、并结合工程经验等方法综合确定,。