土力学课件第六章地基承载力

第六章地基承载力 本章主要内容6.1地基的变形与稳定6.2地基临塑荷载和有限塑性区深度承载力6.3普朗特地基极限承载力6.4对普朗特地基极限承载力的修正补充6.5太沙基地基极限承载力6.6按建筑地基基础规范确定地基承载力6.7按现场试验确定地基承载力6.8水平荷载作用下地基的承载力 本章重点掌握：1．地基破坏模式;2．按极限平衡条件确定地基临塑荷载、塑性荷载、极限荷载的方法；3.地基极限承载力的计算方法难点：地基极限承载力的计算方法重点：按极限平衡条件确定地基临塑荷载、塑性荷载、极限荷载的方法 §6.1地基的变形与稳定地基承载力：地基在变形容许和维系稳定的前提下，单位面积上承受荷载的能力。建筑物地基设计的基本要求：1）稳定要求;2）变形要求. 地基土沉降变形建筑物基础沉降和沉降差变形要求 荷载过大超过地基承载力地基产生滑动破坏稳定要求 建筑物因地基问题引起破坏有两种原因：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筑物的荷载过大，超过了基础下持力层所能承受的能力而使地基产生剪切破坏 地基中剪切破坏的型式有：1.整体剪切破坏oPSpcrpuab临塑荷载极限荷载pcr临塑荷载pu极限荷载1、整体剪切破坏 2.局部剪切松软地基，埋深较大；剪切破坏区仅仅被限制在地基内部的某一区域，未形成延伸至底面的连续滑动面。2.局部剪切3.冲剪破坏松软地基，埋深较大；荷载几乎垂直下切，两侧无土体隆起。3.冲剪破坏 某谷仓的地基整体破坏 水泥仓地基整体破坏蓝粘土石头和粘土地基土可能的滑动方向岩石办公楼外墙黄粘土 在软粘土上的密砂地基的冲剪破坏 地基破坏形式与土的压缩性有关：坚硬或紧密土：整体剪切破坏；松软土：局部剪切破坏；或冲剪破坏根据土的性质指标查规范；（如建筑地基基础设计规范）地基承载力确定方法：理论公式计算；由现场荷载试验或静力触探等原位试验确定 按塑性区开展深度确定地基的承载力SoPpcrpuab临塑荷载极限荷载pcr临塑荷载pu极限荷载将地基中的剪切破坏区限制在某一范围，视地基土能够承受多大的压力，该压力即为容许承载力(临界荷载p1/4、p1/3)。§5.2地基临塑荷载和有限塑性区深度承载力 pcrpupcr~p1/3临塑荷载连续滑动面和极限荷载塑性区发展和临界荷载pcrpu地基土开始出现剪切破坏s连续滑动面 将地基中的剪切破坏区限制在某一范围，视地基土能够承受多大的压力，该压力即为容许承载力。塑性区的边界方程 pcr临塑荷载1902年由密歇尔（Michell）给出的弹性力学解答：稳定稳定没有保证塑性区最大范围塑性区开展深度容许值临界荷载p1/4、p1/3荷载与塑性区开展深度关系： 当一般认为，对中心受压基础，塑性区最大深度控制在基础宽度的1/4；对偏心受压基础，宜控制在基础宽度的1/3；第一项为基底以下持力层土容重；第二项对应基底以上土容重；地下水位以下的容重一律采用浮容重。 地面5.8md=2.2mP例：某建筑物采用柱下独立基础。基础底面长度为3m,宽度为2.4m，承受中心荷载。基础埋深2.2m。地基土分为三层填土粘土粉质粘土1m6.2m第一层：人工填土γ1＝18.6kN/m3,第二层：粘土γ2＝19.8kN/m3,φ2＝220，c2＝26kPa。第三层：粉质粘土γ3＝16.2kN/m3,φ3＝150，c3＝15kPa。求地基的临塑荷载和临界荷载解：求临塑荷载根据持力层粘土φ查表 地面5.8md=2.2mP填土粘土粉质粘土1m6.2m求临界荷载根据持力层粘土φ查表 例.所谓临界荷载，就是指(A)地基持力层将出现塑性区时的荷载(B)持力层中出现连续滑动面时的荷载(C)持力层中出现某一允许大小塑性区时的荷载例.粘性土(c0，0)地基上，有两个宽度不同埋置深度相同的条形基础，则(A)宽度大的临塑荷载大(B)宽度小的临塑荷载大(C)两个基础的临塑荷载一样大 例：某基础基底压力等于临塑荷载pcr时，其地基塑性变形区的最大深度为(A)0(B)基础宽度的1/4(C)基础宽度的1/3例：载荷试验的曲线形态上，从线性关系开始变成非线性关系时的界限荷载称为(A)允许荷载(B)临界荷载(C)临塑荷载 §6.3太沙基极限承载力假定：（１）地基土是均匀，各向同性的介质，即认为基底下土的重度不等于零，而且具有的材料。BEFBp实际地面dC（２）基础底面粗糙，即基础底面与土之间有摩擦力存在。（3）基底以上两侧土体为均布荷载q=0d。 假设的滑裂面形状被动区过渡区刚性核 滑动区Ⅰ位于基础底面下，是弹性压密区滑动区Ⅱ为对数螺旋曲线，是过渡区滑动区Ⅲ为兰金被动区，滑动面为为平面，呈等腰三角形直线与水平面成角。DmDⅠⅡⅢ 滑动土体自重产生的抗力滑裂面上的粘聚力产生的抗力侧荷载0d产生的抗力可根据内摩擦角查图6.5.2求得三个系数条形基础若土体为松软土，三个系数查图6.5.2中的虚线 极限承载力pu的组成bN/2cNc0dqNq 地基承载力设计值f的确定办法：①要求较高：f=Pcr②一般情况下：f=P1/4或P1/3③用极限荷载计算：f=Pu/FsFs---安全系数 例：某混合结构办公楼采用条形基础。基础底面宽度为2.0m，基础埋深1.5m。地基土体γ＝18.5kN/m3,φ＝200，c＝22kPa。建筑物安全系数取1.5。求地基极限荷载与地基承载力？解：根据φ＝200查图(6.5.2)得地基极限荷载地基承载力 按建筑地基基础规范确定地基承载力现行地基基础设计规范将地基承载力（容许承载力）分为三个层次：（1）地基基本承载力，用f0表示，根据土的物理指标按规范查表得到。（2）用地基承载力的基本值乘以回归修正系数得到地基承载力的标准值。用fk表示。(3)联系实际工程求得地基承载力的设计计算值，用f表示。 f=fk+b(b-3)+d0(d-0.5)fk:静载荷试验确定的承载力-特征值（标准值）。f：深宽修正后的承载力特征值（设计值）。b：小于等于3m时取3m，大于6m时取6m。：为地基土的重度，若有分层及地下水，自基础底面向下取得深度是1.0b。0：基础底面以上各土层的加权平均重度。b，d为地基宽度和埋深的地基承载力修正系数，见表6.6.12 现场荷载试验确定地基承载力 千斤顶荷载板现场载荷试验 pcrpuS荷载沉降曲线地基破坏的判定(1)明显侧向挤出或发生裂纹(2)荷载增量很小,沉降急剧增加,(3)某级荷载增量下,24小时内沉降不能稳定 例.假定条形均布荷载，当达到极限荷载时，地基中的滑动土体可分成三个区，哪个区是被动区。(A)Ⅰ(B)Ⅱ(C)Ⅲ例.根据载荷试验确定地基承载力时，p～s曲线开始不再保持线性关系时，表示地基土处的状态。(A)弹性(B)整体破坏(C)局部剪切 例.所谓地基的极限承载力是指(A)地基的变形达到上部结构极限状态时的承载力(B)地基中形成连续滑动面时的承载力(C)地基中开始出现塑性区时的承载力例.在粘性土地基上有一条形刚性基础，基础宽度为b，在上部荷载作用下，基底持力层内最先出现塑性区的位置为(A)条基中心线下(B)离中心线b/3处(C)条基边缘处 总结1.建筑物地基设计的基本要求1）稳定要求：2）变形要求：2地基中剪切破坏的型式有整体破坏曲线开始近直线，随后沉降陡增，两侧土体隆起。 局部剪切松软地基，埋深较大；剪切破坏区仅仅被限制在地基内部的某一区域，未形成延伸至底面的连续滑动面。冲剪破坏地基破坏形式与土的压缩性有关：坚硬或紧密土：整体剪切破坏；松软土：局部剪切破坏；或冲剪破坏 pcr临塑荷载pu极限荷载将地基中的剪切破坏区限制在某一范围，视地基土能够承受多大的压力，该压力即为容许承载力(临界荷载)。地基土弹性变形结束，塑性变形将要开始时地基所承受的荷载地基土塑性变形延展成连通的滑动面时地基所能承受的最大荷载p1/4、p1/3临界荷载3、地基承载力类型 滑动土体自重产生的抗力滑裂面上的粘聚力产生的抗力侧荷载d产生的抗力可根据内摩擦角查表求得三个系数