高教社2024土力学教学课件08第8章《地基承载力》
76页1、1/762/763/76一、地基中需要考虑的问题一、地基中需要考虑的问题地下水位基础:承受建筑物上部结构传下来的荷载,并把这些荷载连同本身的自重一起传给地基的结构部件地基:指建筑物下面支承基础的土体或岩体4/76一、地基中需要考虑的问题一、地基中需要考虑的问题设计施工时必须考虑两个方面的问题:对于某些特殊用途的建筑物,如堤坝、水闸等还应满足抗渗防冲等要求地基土的压缩与固结所引起的基础沉降和沉降差不能超过建筑物容许的范围地基的稳定性问题建筑物角度地基角度5/76二、地基失稳典型案例:加拿大特朗斯康谷仓二、地基失稳典型案例:加拿大特朗斯康谷仓 该谷仓南北长59.44m,东西宽23.47m,高31.00m。基础为钢筋混凝土筏板基础,厚61cm,埋深3.66m。谷仓1911年动工,1913年秋完成。1913年9月装谷物,至31822m时,发现谷仓1小时内沉降达30.5cm,并向西倾斜,24小时后倾倒,西侧下陷7.32m,东侧抬高1.52m,倾斜27度。地基虽破坏,但钢筋混凝土谷仓却安然无恙,最后用388个50t千斤顶纠正后继续使用,但位置较原先下降4m。6/76二、地基失稳典型案例:加拿大特朗
2、斯康谷仓二、地基失稳典型案例:加拿大特朗斯康谷仓主要原因:设计时未对谷仓地基承载力进行调查研究,基础下埋藏有厚达16m的软黏土层,该地基的实际承载力为193.8276.6kPa,远小于谷仓地基破坏时329.4kPa的地基压力,地基因超载而发生强度破坏。7/76地基承载力的基本概念:地基土单位面积上随荷载增加所能发挥的承载潜力,是评价地基稳定性的综合性名词。地基极限承载力:地基濒临破坏丧失稳定时所能发挥的承载力的极限值,没有安全储备。三、地基承载力相关概念三、地基承载力相关概念地基的稳定性:在外部荷载作用下,地基抵抗剪切破坏的稳定安全程度。且设计时需要考虑足够的安全储备。8/76地基承载力设计值:确保地基稳定性而且有足够安全储备设计取用的承载力值。容许承载力:保证地基稳定的前提下,使建筑物的变形不超过其允许值的承载力。三、地基承载力相关概念三、地基承载力相关概念地基承载力特征值:是满足地基强度、稳定性要求的承载力值,由荷载试验直接测定或原位试验的相关关系间接推定由此而累积的经验值。9/76四、地基破坏形式四、地基破坏形式地基失稳破坏形式的分析方法现场静荷载试验室内模型试验最终根据现场静荷
3、载试验得出的荷载-位移的 p-s 曲线、地基土表现出来的现象,将地基剪切破坏的形式分为三种:整体剪切破坏冲剪破坏局部剪切破坏10/76四、地基破坏形式四、地基破坏形式Ospabc线性变形阶段Oa段:基底压力较小时,近似成线性变化,a点所对应的基底压力 p 称为临塑荷载 pcr弹塑性变形阶段ab段:当p继续增加超过 pcr 后,基础边缘处的土体首先达到极限平衡状态出现塑性区。b点所对应的基底压力 p 称为极限荷载 fu破坏阶段bc段:基底压力大于 fu 后,地基中的塑性区将迅速扩展而连成片并向地面延伸,此时可以观察到荷载板附近地面向上隆起或开裂,基础急剧下沉并突然向某一侧倾斜。pcr fu整体剪切破坏11/76四、地基破坏形式四、地基破坏形式区分地基变形三个阶段:Pu 整体剪切破坏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,p-s曲线呈直线关系。荷载增加,压密区I向两侧挤压,产生塑性区,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 p-s曲线呈曲线状。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
4、剧增加,整个地基失稳破坏。12/76四、地基破坏形式四、地基破坏形式局部剪切破坏Osp基础沉降 s 随压力 p 的增加从一开始就呈非线性变化关系,随着 p 的增大 s 增加的梯度越来越大,基础边缘下地基土也将出现塑性区并随着 p 的增大而扩大。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。地基的极限承载力 fu:p-s 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。fu13/76四、地基破坏形式四、地基破坏形式 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。Pu 局部剪切破坏14/76四、地基破坏形式四、地基破坏形式冲剪破坏冲剪破坏p-s曲线没有明显的转折点。Osp fu极限承载力 fu:p-s 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。15/76四、地基破坏形式四、地基破坏形式 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,基础
5、两侧地面不出现隆起。基础边缘下地基土垂直剪切破坏。Pu冲剪破坏16/76四、地基破坏形式四、地基破坏形式需从地基土的性质尤其是压缩性质考虑较坚硬或密实的土软弱黏土或松砂土压缩性较低中高剪切破坏形式整体剪切破坏局部破坏或冲剪破坏地基通常会以上述哪种破坏形式破坏?17/76五、确定地基承载力的方法五、确定地基承载力的方法静载荷试验或其他原位试验方法理论公式方法按规范方法确定地基承载力12318/76六、思考题六、思考题当我们进行承载力计算理论公式推导时,应选择何种破坏型式建立计算模型较为合适呢?19/76七、本堂小结七、本堂小结地基承载力的相关概念地基破坏的基本形式地基中需要考虑的问题2 23 31 120/7621/76一、基本思路一、基本思路假定地基为均质半无限体地基中剪切破坏区即塑性开展区限制在某一范围确定其相应承载力允许塑性区有一定的开展范围保证地基能最大限度的安全、正常承担结构荷载此时的基底压力确定为地基的设计承载力按塑性开展区确定地基承载力的方法是弹塑性课题,尚无精确解答22/76二、按塑性区开展深度确定地基承载力计算推导二、按塑性区开展深度确定地基承载力计算推导2zMxz由弹
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