第09章地基承载力.ppt
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1、,第九章 地基承载力,主要内容:,9.1 概述 9.2 地基的临塑荷载和临界荷载 9.3 地基极限承载力的计算 9.4 规范确定地基承载力方法,9.1 概述,地基在不产生过大沉降的前提下能够承受的最大荷载。,地基承载力取决于地基土的抗剪强度,地基承载力是地基土抗剪强度的一种宏观表现,一、地基承载力定义,二、 地基破坏的模式,试验研究表明,有三种破坏形式: 1.整体破坏 (密实砂土,坚硬粘土) 2.局部剪切破坏 (土质较软) 3.冲剪破坏 (软粘土,深埋),9.1 概述,1).整体破坏,特征:滑动面贯通整个基底,并发展到地面,基底两侧土体隆起,基础下沉或倾斜而破坏。,9.1 概述,1).整体破坏
2、三个阶段,荷载较小时,基础下形成一三角形压密区,随同基础压入土中,这时的ps曲线呈直线关系.,9.1 概述,1.弹性压密阶段,1).整体破坏三个阶段,随荷载增加,压密区挤向两侧,基础边缘土中首先产生塑性区,随荷载增大,塑性区逐渐扩大,9.1 概述,2.塑性变形阶段,1).整体破坏三个阶段,当荷载超过极限荷载后,塑性区急剧扩大、形成连续的滑动面,即使不增加荷载,沉降也不能稳定,地基失稳破坏,9.1 概述,3.破坏阶段,2).局部破坏,特征:基础两侧土体有部分隆起,但剪切破坏区没有发展到地面,基础没有明显的倾斜和倒塌。,9.1 概述,3).冲剪破坏,特征:在荷载作用下基础产生较大沉降,基础周围的部
3、分土体也产生下陷,破坏时地基中基础好象“刺人”土层,不出现明显的破坏区和滑动面,基础没有明显的倾斜,9.1 概述,9.1 概述,三、确定地基承载力的方法,载荷试验确定,9.1 概述,三、确定地基承载力的方法,载荷试验确定 理论公式计算 设计规范确定,临塑荷载和临界荷载的确定,极限承载力的确定,一、荷载沉降曲线,临塑荷载,连续滑动面 和极限荷载,塑性区发展 和临界荷载,9.2 地基的临塑荷载和临界荷载,临界荷载,地基中将要出现而尚未出现塑性区时的基底压力称为浅基础地基的临塑荷载,记为pcr。,控制塑性区最大深度为某一定值时的基底压力。如取塑性区的最大深度Zmax=b/4,则相对应的临界荷载记为p
4、1/4。,临塑荷载:,地基土中某一点应力状态: , 极限平衡应力状态(塑性区),基本方法:,考察地基中塑性区的发展,二、塑性区边界方程,地基土中M应力状态:,M点的自重应力: c=m d + z cx=k0 ( md + z),均布条形荷载,合力: 1, 3 设k0 =1.0,9.2 地基的临塑荷载和临界荷载,弹性区的附加应力:,弹性区的合力,极限平衡条件:,9.2 地基的临塑荷载和临界荷载,塑性区的计算,将1,3 代入极限平衡条件,表示该点既满足弹性区;也满足塑性区是弹塑像区的边界。在荷载p作用下,得到方程,塑性区边界方程,9.2 地基的临塑荷载和临界荷载,塑性区的最大深度Zmax,9.2
5、地基的临塑荷载和临界荷载,计算时必须取弧度,即将其乘以/180。,三、临塑荷载 临界荷载计算公式,9.2 地基的临塑荷载和临界荷载,此写法难以记忆,将其变化成下式:,令,Nr、Nd、Nc称为承载力系数,是土内摩擦角的函数,可由内摩擦角查表求得。则:,9.2 地基的临塑荷载和临界荷载,9.3 地基极限承载力的计算,一、求解极限承载力公式的两种途径,1.按照极限平衡理论求解,根据极限平衡理论和已知边界条件,计算土中各点达到极限平衡时的应力及滑动面方向,由此解得基底极限荷载。它属于纯理论解;由于数学原因,只有在简单的边界条件下,才有解析解。,2.按照假定滑动面方法求解,先假定在极限荷载作用下时土中滑
6、动面的形状,然后根据滑动土体的静力平衡条件求解极限荷载。它属于半理论、半经验解,这类解在实际中应用较多,其极限荷载公式也有很多个,但公认完美的公式目前还没有。,基础底面是绝对光滑的(,保 证竖向是主应力方向 地基土为无重介质的假设:=0; 忽略基底以上部分土本身的阻力,简化为上部均布荷载q= mD,二.普朗特尔-雷斯诺承载力公式 1.基本条件,9.3 地基极限承载力的计算,二.普朗特尔-雷斯诺承载力公式 2. 滑裂面形状,9.3 地基极限承载力的计算,(1)朗肯主动区: pu为大主应 力,与水平方向夹角452 (2)过度区:r=r0e tg (3)朗肯被动区:水平方向为大主应力,与水平方向夹角
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