[研究生入学考试]第8章 地基承载力 土力学北京交通大学.ppt
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1、第8章 地基承载力,1999年台湾大地震中台中县由于液化引起的楼房倒塌,8.1 概 述,地基破坏的两种情形:,地基承载力: 地基土单位面积上所能承受荷载的能力 极限承载力: 地基不致失稳时单位面积上所能承受的最大荷载。,建筑物荷载过大,超过地基承受能力 产生过大的沉降或沉降差,结构性丧失使用功能,容许承载力:考虑一定安全储备后的地基承载力,设计要求: 基底压力不得超过地基的容许承载力 进行地基变形验算,加拿大特朗斯康谷仓地基整体破坏,地基液化引起的建筑物破坏,某谷仓的地基整体破坏,1940年在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆,墨西哥某宫殿,左部分建于1709年;右部分建于1622年。沉降达2.2米
2、,存在明显的沉降差。,比萨斜塔-不均匀沉降的典型,始建于1173年,60米高。 1271年建成 平均沉降2米,最大沉降4米。 倾斜5.5,顶部偏心2.1米,相邻建筑物施工引起的原有建筑物的局部倾斜,膨胀土地基上建筑物的开裂(美国加拿大),8.2 地基的变形和失稳破坏形式,8.2.1 地基破坏的型式,载荷试验,可通过现场载荷试验或室内模型试验研究,载荷板的尺寸较实际基础小; (一般约0.25-1.0m2) 逐级施加荷载; 测定各级荷载下载荷板 沉降量及周围土位移, 直到地基土破坏;,载荷试验:,整体剪切破坏,地基破坏形式,局部剪切破坏,冲切破坏,整体剪切破坏:,荷载较小,形成三角形压密区I。,荷
3、载增加,形成、塑性区。,荷载继续增大,形成连续滑动面。,地基失稳破坏!,基础两侧地面隆起较大。,适用土性:密实的砂土、坚硬的粘性土,基础埋置较浅。,整体剪切破坏的p-s曲线,水泥仓地基的整体破坏,局部剪切破坏:,随荷载增加,也产生压密区I及塑性区,基础两侧地面微微隆起,局部剪切破坏的p-s曲线: 也有一个转折点,但不明显。,适用土性:一般砂性土和粘性土,基础有一定埋置深度。,刺入剪切破坏:,随荷载增加,使基础刺人土中。 基础两边的土体没有移动和隆起。,p-s曲线,适用土性:饱和软粘土、松砂,基础较深。,1,3,2,整体剪切破坏,局部剪切破坏,冲剪破坏,在软粘土上的密砂地基的冲剪破坏,密砂上由于
4、动力荷载引起的冲剪破坏,8.2.2 地基的破坏过程,苏联学者格尔谢万诺夫(主要针对整体剪切破坏),压密阶段,地基破坏的几个阶段,剪切阶段,破坏阶段,(2)剪切阶段: ab段。沉降增长率随荷载增大而增加。 出现塑性区。,(1)压密阶段: oa段,曲线接近直线,土体处于弹性平衡状态。,临塑荷载pcr,极限荷载pu,(3)破坏阶段: bc段。沉降急剧下沉,8.3 临塑荷载和临界荷载,8.3.1临塑荷载,地基中将要出现但尚未出现塑性破坏,pcr。,物理意义: 在荷载p作用下,地基中将产生深度为zmax的塑性区。,当zmax=0时,对应的荷载为pcr,pcr,塑性区边界方程的推导:,模型:条形基础,埋置
5、深度为d,基底压力为p,过程:计算任意点M由p引起的最大和最小主应力; 利用极限平衡条件; 给出边界方程。,方法:,(1)将作用在基底面上的压力分解为两部分:,(2)假定K0=1,土重力产生的应力为(d+z)。,各个方向相等,无限均布荷载d;基底范围内的均布荷载p0=pd。,基底面上荷载的分解,?!,(3)条形荷载p0引起的大、小主应力为:,由式(4-46),(4)两部分叠加得:,(5)M点位于塑性区边界,满足极限平衡条件:,为什么可以叠加?,视角0,(6)将大、小主应力代入:,结论:深度z是视角0的函数。 于是可绘出塑性区边界(见图)。,塑性区边界的确定:,塑性区最大深度计算:,对0求导数,
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