《地基承載力課件》PPT課件.ppt

Chapter7 地基承載力,第一節(jié) 地基的破壞型式,在荷載作用下，建筑物地基的破壞通常是由于承載力不足而引起的剪切破壞，地基剪切破壞的型式可分為整體剪切破壞、局部剪切破壞和沖剪破壞三種。 地基剪切破壞的型式，主要與土的壓縮性質(zhì)有關。一般地說，對于堅硬或密實的土，地基將發(fā)生整體剪切破壞；而對于軟弱粘土或松砂土，將出現(xiàn)局部剪切破壞或沖剪破壞。,1.整體剪切破壞 整體剪切破壞的特征是，當基礎上的荷載較小時，基底壓力p與沉降s基本上呈直線關系，屬于線性變形階段。當荷載增加到某一數(shù)值時，在基礎邊緣處的土開始發(fā)生剪切破壞，隨著荷載的增加，剪切破壞區(qū)逐漸擴大，這時壓力與沉降之間呈曲線關系，屬彈塑性變形階段。 如果基礎上的荷載繼續(xù)增加，剪切破壞區(qū)不斷擴大，最終在地基中形成一連續(xù)的滑動面，基礎急劇下沉或向側面傾倒，同時基礎周圍的地面隆起，此時屬塑性破壞階段，地基發(fā)生整體剪切破壞。,o,P,S,Pcr,pu,臨塑荷載,極限荷載,整體剪切破壞,整體剪切破壞,2.局部剪切破壞 局部剪切破壞是介于整體 剪切破壞和沖剪破壞之間的一種破壞型式。剪切破壞也從基礎邊緣開始，但滑動面不發(fā)展到地面，而是限制在地基內(nèi)部某一區(qū)域，基礎四周地面也有隆起現(xiàn)象，但不會有明顯的傾斜和倒塌。壓力和沉降關系曲線從一開始就呈現(xiàn)非線性關系。,s,p,局部剪切破壞型式的 壓力沉降關系曲線,局部剪切破壞,3.沖剪破壞 沖剪破壞先是由于基礎下軟弱土的壓縮變形使基礎連續(xù)下沉，如荷載繼續(xù)增加到某一數(shù)值時，基礎可能向下“切入”到土中，基礎側面附近的土體因垂直剪切而破壞。沖剪破壞時，地基中沒有出現(xiàn)明顯的連續(xù)滑動面，基礎四周的地面不隆起，基礎沒有很大的傾斜，壓力與沉降的關系曲線與局部剪切破壞的情況類似，不出現(xiàn)明顯的轉折現(xiàn)象。,p,s,0,沖剪破壞型式的 壓力沉降關系曲線,第二節(jié) 地基承載力,地基承載力是指地基承受荷載的能力。 臨塑荷載pcr是指地基土中將要而尚未出現(xiàn)塑性變形區(qū)時的基底壓力.在壓力與沉降的關系曲線中，整體剪切破壞的曲線有兩個轉折點，相應于點的荷載，為地基土開始出現(xiàn)剪切破壞時的基底壓力。 地基極限承載力pu是地基承受基礎荷載的極限壓力，在壓力與沉降的關系曲線中，相應于點的荷載，當基底壓力達到pu時，地基就發(fā)生整體剪切破壞。,地基容許承載力:工程上，為了保證建筑物的安全可靠，在基礎設計時，必須把基底壓力限制在某一范圍之內(nèi)，以pa表示，可由地基極限承載力pu除以安全系數(shù)K確定，即pa 是具有一定安全儲備的地基承載力。安全系數(shù)K與上部結構的類 型、荷載性質(zhì)、地基土類以及建筑物的預期壽命和破壞結果等因素有關,尚無統(tǒng)一標準,一般取23,但不得小于2。,一、臨塑荷載 定義:地基土中將要而尚未出現(xiàn)塑性變形區(qū)時的基底壓力。 計算公式： 塑性區(qū)變形的邊界方程,臨塑荷載公式 當Zmax=o（即塑性區(qū)開展深度為0時)，此時地基所能承受的基底附加壓力即為臨塑荷載。,二、臨界荷載 大量工程實踐表明，用Pcr作為地基承載力設計值是比較保守和不經(jīng)濟的。即使地基中出現(xiàn)一定范圍的塑性區(qū)，也不致危及建筑物的安全和正常使用。即工程中允許塑性區(qū)發(fā)展到一定范圍，一般中心受壓基礎可取max=b/4，偏心受壓基礎可取max=b/3，與此相應的地基承載力用P1/3、P1/4表示，稱為臨界荷載，,基底標高以上土的重度,地基土的內(nèi)摩擦角（弧度）,上述臨塑荷載與臨界荷載計算公式均由條形基礎均布荷載推導得來。,三、地基的極限承載力 極限承載力的理論推導目前只能針對整體剪切破壞模式進行。確定極限承載力的計算公式可歸納為兩大類：一類是假定滑動面法，先假定在極限荷載作用時土中滑動面的形狀，然后根據(jù)滑動土體的靜力平衡條件求解。另一類是理論解，根據(jù)塑性平衡理論導出在已知邊界條件下，滑動面的數(shù)學方程式來求解。,普郎特-賴斯納公式 普郎特極限承載力基本假設： （1）地基土均勻、各向同性，且=0 （2）基礎底面完全光滑 （3）基底平面為地基表面, 滑裂面只延伸到這一假定的地基表面,稱為承載力因數(shù)，是僅與 有關的無量綱數(shù)， 為土的粘聚力。,朗肯主動區(qū) 朗肯被動區(qū) 過渡區(qū),賴斯納考慮基礎有一定的埋深，將基底以上土重用均布荷載代替。,也是僅與 有關的承載力因數(shù)。,太沙基公式,常被用來求解條形淺基礎受鉛直中心荷載作用下均質(zhì)地基中的極限承載力。,主動朗肯區(qū) 徑向剪切區(qū) 朗肯被動區(qū),公式假設： 1.基礎為條形淺基礎 2.基礎兩側埋深d范圍內(nèi)的土重被視為邊荷載 3.基礎底面粗糙 4.在極限荷載作用下地基中滑動面可分為三個區(qū),基底水平面以上基礎兩側的超載,基底的寬度和埋置深度,無量綱承載力因數(shù)，僅與土的 內(nèi)摩擦角有關，,對于局部剪切破壞：,方形基礎（寬度為b)：,圓形基礎（半徑為d)