j土力学第六章天然地基承载力.doc
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1、j 土力学第六章 天然地基承载 力第六章天然地基承载力引言6.1地基的破坏形态一、地基破坏的三种形态1. 整体剪切破坏(general shear failure)基底剪切破坏面与地面贯通,形成一弧形滑动面。密实砂土,基础埋深 很浅;或饱和粘土,荷载急速增加的情况下,极易造成整体剪切破坏。2. 局部剪切破坏(local shear failure)地基中剪切面延伸到一定位置,未扩展到地面。一般性粘土或中密砂土, 基础埋深较浅;或基础埋深较大时,无论是砂性土或粘性土地基,最常见的破坏形态是局部剪切破坏。采用设 问法, 引出本 章要研 究的内 容。3. 冲切破坏(punching shear fa
2、ilure)松砂或其它松散结构的土,易造成冲切破坏。基础边形成的剪切破坏面 垂直向下的发展。注意三种地基破坏形态的破坏面对比,Ps曲PA塑阶为形P ,变。 当时性段线对比。三、确定地 基容许承 载力的方 法6- 3冲切破坏第一种在理论上研究较多;第三种在理论上研究得很少,因为作为建筑 物地基,很少选择在松砂或其它松散结构的土层上,故无研究必要;第二种 破坏形态在天然地基中经常遇到,其理论工作在前一阶段进展较慢,近年来 研究已有了突破性进展。二、地基变形的三个阶段地基的变形可分为三个阶段:1.当p w p“时,为弹性变形阶段;2当PaPPk时,为弹塑性混合变形阶段;1. 按控制地 基中塑性 区开
3、展深 度的方 法。只要 地基中塑 性区的开 展深度小 于某一界 限值,地 基就具有 足够的安 全储备。2. 按理论公 式推求地 基的极限 荷载从再 除以安全 系数的方3. 按规范提 供的经验 公式确定 地基的容 许承载 力。4. 按原位测 试的方法 确定地基 的容许承 载力。结合整 体剪切 破坏的介绍冲切破坏研究的进展情况。PS曲 线对 比,介 绍后面几节的内容是围绕这四种方法讲解。 6.2地基临塑压力 为简化计 算,假设 Ko=l,相当于 静水压力的 受力状态。1 I /? - / H b.J兀一、地基临塑压力当地基土中仅个别卜2个点的应力达到极限平衡时,基底压力称为临塑压力二、理论公式推导
4、过程1.计算图式6. 4临塑压力计算图式采用设 问法, 师生互 动,推 导时围 绕土中点的(critical edge pressure) o2.推导过程(6-1)程。 条形基础下任一点N的是由引起的大小主应力crI和(0 土 sin 肖) 土体自重在N点产生的应力b化6 = / (H+Z)6 = Ko 6 = Ko (H+Z)假定N点达到了极限平衡,将6. 6代入极限平衡方程得:/?-/ H .- sm屮sin (p =p / H-I 0 + 了 (/ + Z) + c cotn由上式求得N点的深度:p yH(血卩_Y 兀sin。H y tan 9塑性区的最大深度Zmax由工=0, dif/
5、得到dz, _dl/? -/ H cos 肖(Y 兀 sin(p=0茫k/2-9Zmax =P_yH “兀- (cot (p- +Y 52临塑压力Pa o当 Zmax=0 时 9 求得內/?-7 H /(cot (p -=0得:兀(cCOS0Pa _力COt9- z 当严0时,Pq=c 冗+yHlim 几=所以limcotPa =5 +羽Pa当严0, H=0 时(即地基在 表面荷载作 用下): Pa=C 冗 6.3 浅基础地基极限承载力的近似解一、普朗德 尔的极限 承载力理 论1计算图式讨论:临塑压力与那些因素有关?为什么与基八川川川Izone of passive stateZoiT6.5础
6、竟度无关?破坏2. 基本假设详细讲解计算图式。(1) 基底光滑,剪应力为零;(2) 地基土自重为零,即尸0, cHO、弘HO,算出地基极限压力几;3. 计算几(1) 极限平衡区IOa=ob=on bn=oHmH=6(pi+ cn )sin 0=p (pi+pk )siti 存pk)-ptsin 0式中PK.cfge,与深度无关,它在bc上的分布为常数。(2) 极限平衡区m(Tp-ob =om +mb=om +mm i=6+(pi+6)sin 严=qo(l+sin )+pjSin 0血与深度无关,它在上的分布为常数。(3) 过渡区II对数螺旋线的表达式为:厂=心&加)备注首先介绍本节的公式推导思
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