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1、2020年7月29日,第八章 地基承載力,中北大學土木工程系,Chapter 8 Bearing Capacity,2020年7月29日,中北大學土木工程系,第一節(jié) 概述 Introduction,由于地基土在建筑物荷載作用下產(chǎn)生變形，引起基礎過大的沉降或者沉降差，使上部結構傾斜、開裂以致毀壞或失去使用價值 由于建筑物的荷載過大，超過了基礎下持力層所能承受的能力而使地基產(chǎn)生滑動破壞,建筑物因地基問題引起破壞有兩種原因：,2020年7月29日,2.1 概述,建筑物地基設計的基本要求：,穩(wěn)定要求：荷載小于承載力（抗力）,變形要求：變形小于設計允許值 SS,與土的強度有關,與土的壓縮性有關,地基承載
2、力,沉降計算（分層總和法）,2020年7月29日,承載力的概念：,地基承受荷載的能力。數(shù)值上用地基單位面積上所能承受的荷載來表示。,極限承載力,地基承受荷載的極限能力。數(shù)值上等于地基所能承受的最大荷載。,容許承載力,保留足夠安全儲備，且滿足一定變形要求的承載力。也即能夠保證建筑物正常使用所要求的地基承載力。,承載力設計值(特征值),Ultimate bearing capacity,第一節(jié) 概述 Introduction,2020年7月29日,整體剪切破壞 局部剪切破壞 沖剪破壞,第一節(jié) 概述 Introduction,對于淺基礎，地基因承載力不足，地基土發(fā)生剪切破壞，地基中剪切破壞的模式有,
3、2020年7月29日,第一節(jié) 概述 Introduction,整體剪切破壞,彈性變形階段 塑性變形階段 塑性破壞階段,臨塑壓力pcr 極限承載力fu 容許承載力fa,2020年7月29日,加拿大 特朗斯康谷倉,事故：1913年9月裝谷物，10月17日裝了31822t 谷物時， 1小時豎向沉降達30.5cm 24小時傾斜2653 西端下沉7.32m 東端上抬1.52m 上部鋼混筒倉完好無損,概況：長59.4m，寬23.5m，高31.0m，共65個圓筒倉。鋼筋混凝土筏板基礎，厚61cm，埋深3.66m。 1911年動工，1913年完工，自重20000t。,2020年7月29日,水泥倉地基的整體破壞
4、,第一節(jié) 概述 Introduction,2020年7月29日,2009年6月26日鄰近的淀浦河防汛墻出現(xiàn)了70余米塌方險情, 27日晨5時30分許,上海市閔行區(qū)蓮花南路羅陽路口河畔在建的這棟13層高樓突然整體倒覆。,2009年6月27日上海市淀浦河南岸的“蓮花河畔景苑”小區(qū)一棟在建13層住宅樓發(fā)生倒覆,2020年7月29日,第一節(jié) 概述 Introduction,局部剪切破壞,沖剪破壞,2020年7月29日,第一節(jié) 概述 Introduction,地基破壞形式與土的壓縮性有關： 堅硬或緊密土：整體剪切破壞； 松軟土：局部剪切破壞；或沖剪破壞,地基承載力確定方法： 1、理論公式計算； 2、根據(jù)
5、土的性質指標查規(guī)范（如建筑地基基礎設計規(guī)范） ； 3、由現(xiàn)場荷載試驗或靜力觸探等原位試驗確定； 4、當?shù)亟?jīng)驗法,2020年7月29日,第二節(jié) 按塑性區(qū)開展深度確定地基的容許承載力,將地基中的剪切破壞區(qū)限制在某一范圍，視地基土能夠承受多大的壓力，該壓力即為容許承載力。,塑性區(qū)的邊界方程,2020年7月29日,第二節(jié) 按塑性區(qū)開展深度確定地基的容許承載力,塑性區(qū)的邊界方程,穩(wěn)定,穩(wěn)定沒有保證,將（2）式代入（1）式，得：,（1）,（2）,（3）,2020年7月29日,第二節(jié) 按塑性區(qū)開展深度確定地基的容許承載力,荷載與塑性區(qū)開展深度關系：,記,2020年7月29日,實際應用時，常規(guī)定塑性區(qū)開展深度
6、，視其能承受多大的基底壓力，來判別地基穩(wěn)定性。,若使,第二節(jié) 按塑性區(qū)開展深度確定地基的容許承載力,2020年7月29日,第二節(jié) 按塑性區(qū)開展深度確定地基的容許承載力,普遍形式,注意：第一項對應基底以下土容重； 第二項對應基底以上土容重； 地下水位以下的容重一律采用浮容重。,2020年7月29日,討論,1 公式來源于條形基礎，但用于矩形基礎時是偏于安全的,2 公式推導中假定k0 =1.0與實際不符，但使問題得以簡化,3 計算臨界荷載p1/4 , p1/3時土中已出現(xiàn)塑性區(qū)，此時仍按彈性理論計算土中應力，在理論上是矛盾的,2020年7月29日,地下水位在滑動面與基底之間,討論,2020年7月29
7、日,地下水位在基底與地面之間,討論,2020年7月29日,假定：（）地基土是均勻，各向同性的無重量介質，即認為基底下土的容重等于零，而只具有 的材料。 （）基礎底面光滑，即基礎底面與土之間無摩擦力存在。因此，水平面為大主應力面，豎直面為小主應力面。,普朗特爾極限承載力公式,第三節(jié) 淺基礎地基極限承載力,（）當?shù)鼗幱跇O限（或塑性）平衡狀態(tài)時，將出現(xiàn)連續(xù)的滑動面，其滑動區(qū)域即將由朗肯主動區(qū)，徑向剪切區(qū)和朗肯被動區(qū)所組成，如圖（a）所示。其中滑動區(qū)的邊界ad(或a1d)為直線并與水平面成 角；滑動區(qū)的邊界de(或de1)為對數(shù)螺旋曲線，其曲線方程為 ， 為起,始始矢徑()；滑動區(qū)的邊界ef(或e1
8、f1)為直線并與水平面成 . 角。 （4）當基礎有埋置深度D時，將基礎底面以上的兩側土體用當量均布超載q等于 來代替。,2020年7月29日,普朗特爾極限承載力公式,第三節(jié) 淺基礎地基極限承載力,2020年7月29日,pu,=pu, pa,I 區(qū),普朗特爾極限承載力公式,第三節(jié) 淺基礎地基極限承載力,2020年7月29日,III 區(qū),0d,3= 0d,1 pp,普朗特爾極限承載力公式,第三節(jié) 淺基礎地基極限承載力,2020年7月29日,普朗特爾-賴斯納極限承載力公式,第三節(jié) 淺基礎地基極限承載力,2020年7月29日,太沙基極限承載力公式,第三節(jié) 淺基礎地基極限承載力,2020年7月29日,太
9、沙基極限承載力公式,第三節(jié) 淺基礎地基極限承載力,2020年7月29日,太沙基極限承載力公式,自重:W 基底面上的極限荷載: Pu 兩斜面上的粘聚力: C 兩斜面上的反力(摩擦力, 正壓力): Pp,第三節(jié) 淺基礎地基極限承載力,2020年7月29日,基底光滑,除r不等于0外，其它同普朗特爾公式,N 、 Nq 、 Nc承載力系數(shù)，只取決于,第三節(jié) 淺基礎地基極限承載力,2020年7月29日,基底完全粗糙,(1) =0, c=0, q 引起的 Ppq (2) =0, q=0, c 引起的 Ppc (3) q=0, c=0, r 引起的 Ppr,第三節(jié) 淺基礎地基極限承載力,2020年7月29日,
10、圓形基礎：,方形基礎：,局部剪切：,圓形基礎的直徑,太沙基公式可近似推廣到圓形、方形基礎整體剪切破壞，及局部剪切破壞情況,2020年7月29日,漢森-魏錫克極限承載力公式,第三節(jié) 確定地基極限承載力的理論公式,假定：基底完全光滑，對太沙基公式修正,2020年7月29日,漢森和魏錫克指出當荷載偏心時，荷載基礎有效面積計算,第三節(jié) 確定地基極限承載力的理論公式,2020年7月29日,成層地基,第三節(jié) 確定地基極限承載力的理論公式,（1）假定f, 確定持力層深度,（2）計算容重和強度指標,2020年7月29日,第四節(jié) 按規(guī)范確定地基承載力設計值,根據(jù)地基土的物理力學性質指標，從表中查得承載力基本值f
11、0，修正得承載力標準值fk； 根據(jù)載荷試驗確定承載力標準值fk 根據(jù)原位試驗從表中直接查得承載力標準值fk 根據(jù)當?shù)亟?jīng)驗公式計算,2020年7月29日,fa=Mbb+Md md+Mcck,1 建筑地基基礎設計規(guī)范（GBJ7-89） 2 建筑地基基礎設計規(guī)范（GB50007-2002）,fa：承載力特征值（設計值）,以臨界荷載P1/4為理論基礎,Mb、Md、Mc：承載力系數(shù)，與內摩擦角k 有關,b：基底寬度，大于6m按6m取值，對于砂土小于3m按3m取值,ck：基底下一倍短邊寬深度內土的粘聚力標準值,k ：基底下一倍短邊寬深度內土的內摩擦角標準值,第四節(jié) 按規(guī)范確定地基承載力設計值,適用于偏心距
12、小于等于0.033b，計算得到的承載力特征值不再進行修正,一、按土的性質指標確定承載力設計值,p50,2020年7月29日,第四節(jié) 按規(guī)范確定地基承載力設計值,一、按土的性質指標確定承載力標準值,根據(jù)地基土的物理力學性質指標平均值，按下列方法計算為標準值，由標準值按規(guī)范公式計算承載力,p12,n=參加統(tǒng)計的土性指標的個數(shù)，=6; d=變異系數(shù),回歸修正系數(shù),s=標準差；m=某一土的性質指標的平均值； mi=參加統(tǒng)計的第i個土性指標,2020年7月29日,二、現(xiàn)場荷載試驗確定地基承載力,一、確定承載力基本值f0,二、基本值的平均值作為特征值 三、將特征值修正為設計值,P-s線有明顯比例界限時，f
13、0=fc 極限荷載能確定，且fu2fc時, f0=0.5fu 不能按上述兩點確定時，取s/B=0.010.015時對應荷載，或s/B=0.02時對應荷載,第四節(jié) 按規(guī)范確定地基承載力設計值,2020年7月29日,二、現(xiàn)場荷載試驗確定地基承載力,第四節(jié) 按規(guī)范確定地基承載力設計值,2020年7月29日,三、靜力觸探試驗,比貫入阻力：,根據(jù)比貫入阻力查經(jīng)驗表格或由經(jīng)驗公式計算 確定容許承載力,第四節(jié) 按規(guī)范確定地基承載力設計值,2020年7月29日,標準貫入試驗：（1）鉆孔，貫入器放入孔底；（2）63.5kg重錘以76cm高度自由下落將貫入器擊入土中15cm；（3）繼續(xù)打入30cm的錘擊數(shù)N,四、
14、按標準貫入擊數(shù)確定承載力標準值,標準貫入試驗得標準貫入擊數(shù)N,修正后得標準貫入擊數(shù)N查表得：承載力標準值,第四節(jié) 按規(guī)范確定地基承載力設計值,2020年7月29日,五、 通過經(jīng)驗確定,GBJ7-89 規(guī)范：,推薦查表方法,GB50007-2002 規(guī)范：,從其他原位測試、經(jīng)驗值等方法確定,經(jīng)驗方法得到的承載力特征值也要進行深度和寬度修正,第四節(jié) 按規(guī)范確定地基承載力設計值,2020年7月29日,第四節(jié) 按規(guī)范確定地基承載力設計值,四、承載力設計值確定,當基礎的寬度B小于或等于3m以及基礎的埋置深度D小于或等于0.5m時，前述地基承載力標準值即為設計值。當基礎的寬度大于3m或它的埋置深度D大于0
15、.5m時，按下列公式修正：,fak ：承載力特征值（標準值）,fa ：深寬修正后的承載力特征值（設計值）,b、d ：寬度和深度修正系數(shù), ：基底下土的重度，地下水位以下取浮重度,m ：基底以上土的加權平均重度，地下水位以下取浮重度,b：基底寬度(m)，大于6m按6m取值，小于3m按3m取值,d：基礎埋深(m),2020年7月29日,2 通過理論公式計算,3 通過載荷試驗確定,4 通過原位試驗確定,需要經(jīng)過深度和寬度修正,原則：掌握公式理論基礎，結合實際問題認真分析，恰當應用,5 通過經(jīng)驗確定,第四節(jié) 按規(guī)范確定地基承載力設計值,總結,1 根據(jù)地基土的物理力學性質指標計算,2020年7月29日,
16、第五節(jié) 影響地基承載力的因素,主要因素： （1）物理力學性質r、c、f， （2）基礎寬度； （3）基礎埋深；,2020年7月29日,土的容重及地下水位（1）,地下水位在滑動面以下,第六節(jié) 影響地基承載力的因素,2020年7月29日,第六節(jié) 影響地基承載力的因素,土的容重及地下水位（2）,地下水位在地面或地面以上,2020年7月29日,第六節(jié) 影響地基承載力的因素,土的容重及地下水位（3）,地下水位基底齊平,2020年7月29日,第六節(jié) 影響地基承載力的因素,土的容重及地下水位（4）,地下水位在滑動面與基底之間,B,d2,2020年7月29日,第六節(jié) 影響地基承載力的因素,土的容重及地下水位（5）,地下水位在基底與地面之間,B,d1,2020年7月29日,第六節(jié) 影響地基承載力的因素,基礎寬度的影響：有限度 基礎埋深的影響,2020年7月29日,222,謝謝！Thank You !,-結束 The END-,歡迎提出意見或建議,
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