《土力學第八章地基承載力.ppt》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《土力學第八章地基承載力.ppt(51頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
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,