土力学第九章承载力地基2012.pptVIP

第九章 地 基 承 载 力 9.1 概述 9.2 临塑荷载和临界荷载 9.3 极限承载力计算 9.4 地基承载力的确定方法 本章目录 9.1 概述 建筑物地基设计的基本要求： 稳定要求：荷载小于承载力（抗力） 变形要求：变形小于设计允许值 S?[S] 与土的强度有关 与土的压缩性有关 地基承载力 沉降计算（分层总和法） 6.1 概述 加拿大特朗斯康谷仓 事故： 1913年9月装谷物，10月17日装了31822Ｔ谷物时， 1小时竖向沉降达30.5cm 24小时倾斜26°53ˊ 西端下沉7.32m 东端上抬1.52m 上部钢混筒仓完好无损 概况：长59.4m，宽23.5m，高31.0m，共65个圆筒仓。 钢混筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。 1911年动工，1913年完工，自重20000T。 6.1 概述 在粘土地基上的某谷仓地基破坏情况 6.1 概述 承载力的概念： 地基承受荷载的能力。数值上用地基单位面积上所能承受的荷载来表示。 极限承载力 地基承受荷载的极限能力。数值上等于地基所能承受的最大荷载。 容许承载力 保留足够安全储备，且满足一定变形要求的承载力。也即能够保证建筑物正常使用所要求的地基承载力。 ?承载力设计值(特征值) 现场试验确定地基承载力 载荷试验 旁压试验 6.1 概述 6.1 概述 载荷板 千斤顶 百分表 1 2 3 比 例 界 限 极 限 荷 载 Pcr Pu 阶段1：弹性段 阶段2：局部塑性区 阶段3：完全破坏段 P~S曲线 6.1 概述 临 塑 荷 载 地基的典型破坏形态 1. 整体剪切破坏 临塑荷载 极限荷载 6.1 概述 土质坚实，基础埋深浅 2. 局部剪切破坏 中密砂土或一般粘性土 或基础埋深较大时 6.1 概述 3. 冲剪破坏 松 砂 通常不能直接作为地基 6.1 概述 6.2 临塑荷载与临界荷载 临塑荷载： 2.局部塑性区 1. 弹性阶段 地基处于弹性阶段与局部塑性阶段界限状态时对应的荷载。此时地基中任一点都未达到塑性状态，但即将达到 6.2 临塑荷载与临界荷载 临塑荷载与临界荷载计算 (条形基础) q = ?0d p ψ z M 自重应力 ?s1=?0d+ ?z ?s3=k0(?0d+ ?z) 设k0 =1.0 合力= 附加应力 B 6.2 临塑荷载与临界荷载 极限平衡条件： 将?1， ?3的解代入极限平衡条件，得到： 6.2 临塑荷载与临界荷载 由z与?的单值关系可求出z的极值 Zmax=0 pcr = ?0 dNq+cNc 临塑荷载 其中 6.2 临塑荷载与临界荷载 Zmax= B/4 或 B/3： p1/4 = ?B N1/4+?0 d Nq+cNc 临界荷载 p1/3= ?B N1/3+?0 d Nq+cNc 其中 6.2 临塑荷载与临界荷载 讨论 3 公式来源于条形基础，但用于矩形基础时是偏于安全的 1 公式推导中假定k0 =1.0与实际不符，但使问题得以简化 2 计算临界荷载p1/4 , p1/3时土中已出现塑性区，此时仍按弹性理论计算土中应力，在理论上是矛盾的 6.2 临塑荷载与临界荷载 讨论(续) B、d 增大 p1/4 、p1/3增大 ?、c、? 增大 外因 内因 临界荷载： pcr = ?0 dNq+cNc 临塑荷载： B的变化对pcr没有影响 6.3 极限承载力计算 6.3.1 普朗德尔-瑞斯纳公式 6.3.2 太沙基公式 6.3.3 斯凯普顿公式 6.3.4 汉森公式 6.3.5 极限承载力的影响因素 主要内容： ——极限承载力也可称作极限荷载 6.3 极限承载力计算 假定： 6.3.1 普朗德尔-瑞斯纳公式 概述：普朗德尔(Prandtl, 1920)利用塑性力学针对无埋深条形基础得到极限承载力的理论解，雷斯诺(Reissner, 1924)将其推广到有埋深的情况。 1 基底以下土 ?＝0 2 基底完全光滑 3 无埋深 （一）普朗特尔极限承载力公式（1920年） 根据塑性理论研究了刚性体压入介质中，介质达到破坏时，滑动面的形状及极限压应力的公式。推导时，假设：介质是无质量的(?=0)；荷载为无限长的条形荷载；荷载板底面是光滑的。 普郎特尔导出极限承载力的理论解: （二）瑞斯诺极限承载力公式 若考虑基础有埋深d，则将基底平面以上的覆土以压应力q 代替，瑞斯诺(Reissuer,1924)得出极限承载力的表达式为： 6.3 极限承载力计算 基本条件： 6.3.2 太沙基 (Terzaghi) 公式 1 考虑基底以下土的自重 2 基底完全粗糙 3 忽略基底以上土体本身的阻力，简化为上覆均布荷载 q= ?0d 6.3