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1、土力学第八章地基承载力土力学第八章地基承载力20102022-8-10中北大学土木工程系第一节第一节 概述概述 Introductionn由于地基土在建筑物荷载作用下产生变形，引起基础过大的沉降或者沉降差，使上部结构倾斜、开裂以致毁坏或失去使用价值 n由于建筑物的荷载过大，超过了基础下持力层所能承受的能力而使地基产生滑动破坏 建筑物因地基问题引起破坏有两种原因：建筑物因地基问题引起破坏有两种原因：2022-8-102009年6月26日邻近的淀浦河防汛墙出现了70余米塌方险情, 27日晨5时30分许,上海市闵行区莲花南路罗阳路口河畔在建的这栋13层高楼突然整体倒覆。2009年6月27日上海市淀浦
2、河南岸的“莲花河畔景苑”小区一栋在建13层住宅楼发生倒覆2022-8-10第一节第一节 概述概述 Introductionn局部剪切破坏局部剪切破坏n冲剪破坏冲剪破坏2022-8-10第一节第一节 概述概述 Introduction地基破坏形式与土的压缩性有关：坚硬或紧密土：整体剪切破坏；松软土：局部剪切破坏；或冲剪破坏地基承载力确定方法：1、理论公式计算；2、根据土的性质指标查规范（如建筑地基基础设计规范） ；3、由现场荷载试验或静力触探等原位试验确定；4、当地经验法2022-8-10第二节第二节 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力按塑性区开展深度确定地基的容许承载力将地基中的剪切破坏区限
3、制在某一范围，视地基土能够承受多大的压力，该压力即为容许承载力。)2sin2(31dpmqzdpm)2sin2(31)cot(1)2sin2sin(qcdpzm塑性区的边界方程sin23131ctgc2022-8-10第二节第二节 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力按塑性区开展深度确定地基的容许承载力塑性区的边界方程0)2sin2cos2(dpddzm22)cot(1)2(maxqcctgdpzmmaxzz稳定maxzz稳定没有保证将（2）式代入（1）式，得：（1）（2）（3） )cot(1)2sin2sin(qcdpzm2022-8-10第二节第二节 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力按
4、塑性区开展深度确定地基的容许承载力2ctgNr2ctgctgNc21ctgNq2212maxctgctgcctgdctgzpm荷载与塑性区开展深度关系：记2ctgctgNc2022-8-10实际应用时，常规定塑性区开展深度，视其能承受多大的基底压力，来判别地基稳定性。若使第二节第二节 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力按塑性区开展深度确定地基的容许承载力bz31max0maxzbz41maxcqmcrcNdNfcqmcNdNbNf3131cqmcNdNbNf4141241ctgN231ctgN2ctgctgNc21ctgNq2022-8-10第二节第二节 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力
5、按塑性区开展深度确定地基的容许承载力普遍形式cqmpcNdNbNf21注意：第一项对应基底以下土容重； 第二项对应基底以上土容重； 地下水位以下的容重一律采用浮容重。N NqNcpcr01+ / ctg - /2+ )(Nq-1)ctg p1/4(Nq-1)/2p1/32(Nq-1)/32022-8-10 讨论讨论 1 公式来源于条形基础，但用于矩形基础时是偏公式来源于条形基础，但用于矩形基础时是偏于安全的于安全的 2 公式推导中假定公式推导中假定k0 =1.0与实际不符，但使问题与实际不符，但使问题得以简化得以简化 3 计算临界荷载计算临界荷载p1/4 , p1/3时土中已出现塑性区，时土中
6、已出现塑性区，此时仍按弹性理论计算土中应力，在理论上是此时仍按弹性理论计算土中应力，在理论上是矛盾的矛盾的2022-8-10地下水位在滑动面与基底之间bh1cqmucNDNBNf21)()( 111bhbhbh 讨论讨论2022-8-10地下水位在基底与地面之间bh2cqmucNDNBNf21)()(222mmmmmmDhDhDh 讨论讨论2022-8-10假定：（）地基土是均匀，各向同性的无重量介质，即认为基底下土的容重等于零，而只具有 的材料。 （）基础底面光滑，即基础底面与土之间无摩擦力存在。因此，水平面为大主应力面，竖直面为小主应力面。 n普朗特尔极限承载力公式普朗特尔极限承载力公式第
7、三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力、c（）当地基处于极限（或塑性）平衡状态时，将出现连续的滑动面，其滑动区域即将由朗肯主动区，径向剪切区和朗肯被动区所组成，如图（a）所示。其中滑动区的边界ad(或a1d)为直线并与水平面成 角；滑动区的边界de(或de1)为对数螺旋曲线，其曲线方程为 ， 为起)245(otgerr0daadr10)245(0D 0r始始矢径()；滑动区的边界ef(或e1f1)为直线并与水平面成 . 角。 （4）当基础有埋置深度D时，将基础底面以上的两侧土体用当量均布超载q等于 来代替。 2022-8-10n普朗特尔极限承载力公式普朗特尔极限承载力公式第三节第
8、三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力2022-8-10pu =pu paI 区区aauaKcKpp2)245(2tgKan普朗特尔极限承载力公式普朗特尔极限承载力公式第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力2022-8-10III 区区 0d 3= 0d 1 pppppKcdKp20)245(2tgKpn普朗特尔极限承载力公式普朗特尔极限承载力公式第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力2022-8-10n普朗特尔普朗特尔- -赖斯纳极限承载力公式赖斯纳极限承载力公式cqucNdNf0第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力245tan02t
9、aneNqtgNNqc12022-8-10n太沙基极限承载力公式太沙基极限承载力公式245第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力2022-8-10n太沙基极限承载力公式太沙基极限承载力公式245第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力2022-8-10n太沙基极限承载力公式太沙基极限承载力公式自重:W基底面上的极限荷载: Pu两斜面上的粘聚力: C两斜面上的反力(摩擦力, 正压力): PptgbcbtgPWCPPppu241)cos(22)cos(2第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力2022-8-10n基底光滑基底光滑cqucNdNbNf021
10、除r不等于0外，其它同普朗特尔公式N 、 Nq 、 Nc承载力系数，只取决于承载力系数，只取决于 第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力2022-8-10n基底完全粗糙基底完全粗糙tgbcbtgPWCPPppu241)cos(22)cos(2(1) =0, c=0, q 引起的 Ppq(2) =0, q=0, c 引起的 Ppc(3) q=0, c=0, r 引起的 PprcqucNdNbNf021第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力2022-8-10cquNcNqNDp2 . 16 . 0圆形基础圆形基础：cquNcNqNBp2 . 14 . 0方形基础方形
11、基础：cctgtg3232局部剪切局部剪切：圆形基础的直径圆形基础的直径太沙基公式可近似推广到圆形、方形基础整体剪切破坏，及太沙基公式可近似推广到圆形、方形基础整体剪切破坏，及局部剪切破坏情况局部剪切破坏情况2022-8-10n汉森-魏锡克极限承载力公式第三节第三节 确定地基极限承载力的理论公式确定地基极限承载力的理论公式ccccccqqqqqqrrrubgidscNbgidsqNbgidsbNf21)245(tan2tan eNqcot)1(qcNN2tan8.1cNN2022-8-10n汉森和魏锡克指出当荷载偏心时，荷载基础有效面积计算第三节第三节 确定地基极限承载力的理论公式确定地基极限
12、承载力的理论公式BeeBB2LeeLL2eeLBA2022-8-10n成层地基第三节第三节 确定地基极限承载力的理论公式确定地基极限承载力的理论公式372p,max与计算钱家欢取值见土工原理Bz（1）假定f, 确定持力层深度（2）计算容重和强度指标iiihhiiihhcciiihh2022-8-10第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值n根据地基土的物理力学性质指标，从表中查得承载力基本值f0，修正得承载力标准值fk；n根据载荷试验确定承载力标准值fkn根据原位试验从表中直接查得承载力标准值fk n根据当地经验公式计算2022-8-10fa=Mb b+Md md+M
13、cck1 1 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GBJ7-89GBJ7-89）2 2 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GB50007-GB50007-20022002） fa：承载力特征值（设计值）承载力特征值（设计值）以临界荷载以临界荷载P1/4为理论基础为理论基础 Mb、Md、Mc：承载力系数，与内摩擦角承载力系数，与内摩擦角 k 有关有关 b：基底宽度，大于基底宽度，大于6m按按6m取值，取值，对于砂土小于对于砂土小于3m按按3m取值取值 ck：基底下一倍短边宽深度内土的基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值粘聚力标准值 k ：基底下一倍短边宽深度内土的基底下一倍短边宽
14、深度内土的内摩擦角标准值内摩擦角标准值第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值适用于偏心距小于等于适用于偏心距小于等于0.033b0.033b，计算得到的承载力特征值不再进行修正，计算得到的承载力特征值不再进行修正一、按土的性质指标确定承载力设计值,p502022-8-10第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值一、按土的性质指标确定承载力标准值n根据地基土的物理力学性质指标平均值，按下列方法计算为标准值，由标准值按规范公式计算承载力,p12mfkmfkcc,2678. 4704. 11nnfn=参加统计的土性指标的个数，=6; =变异系数回
15、归修正系数1122nnniiniin11=标准差；=某一土的性质指标的平均值； i=参加统计的第i个土性指标2022-8-10n二、现场荷载试验确定地基承载力一、确定承载力基本值f0二、基本值的平均值作为特征值三、将特征值修正为设计值nP-s线有明显比例界限时，f0=fcn极限荷载能确定，且fu2fc时, f0=0.5fun不能按上述两点确定时，取s/B=0.010.015时对应荷载，或s/B=0.02时对应荷载第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值2022-8-10n二、现场荷载试验确定地基承载力第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值2
16、022-8-10n三、静力触探试验AQQAQpfcs比贯入阻力：根据比贯入阻力查经验表格或由经验公式计算确定容许承载力第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值2022-8-10n标准贯入试验：（1）钻孔，贯入器放入孔底；（）钻孔，贯入器放入孔底；（2）63.5kg重锤以重锤以76cm高度自由下落将贯入器击入土中高度自由下落将贯入器击入土中15cm；（；（3）继续打入继续打入30cm的锤击数的锤击数NNN标准贯入试验得标准贯入击数N修正后得标准贯入击数N查表得：承载力标准值76cm15cm30cm第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值2022
17、-8-10五、五、 通过经验确定通过经验确定GBJ7-89 GBJ7-89 规范：规范：推荐查表方法推荐查表方法GB50007-2002 GB50007-2002 规范：规范：从其他原位测试、经验值等方法确定从其他原位测试、经验值等方法确定经验方法得到的承载力特征经验方法得到的承载力特征值也要进行深度和宽度修正值也要进行深度和宽度修正第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值2022-8-10第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值四、承载力设计值确定)5 . 0() 3(0DBffdbaka当基础的宽度B小于或等于3m以及基础的埋置深度D小于
18、或等于0.5m时，前述地基承载力标准值即为设计值。当基础的宽度大于3m或它的埋置深度D大于0.5m时，按下列公式修正：fak ：承载力特征值（标准值）：承载力特征值（标准值）fa ：深宽修正后的承载力特征值（设计值）：深宽修正后的承载力特征值（设计值） b、 d ：宽度和深度修正系数：宽度和深度修正系数 ：基底下土的重度，地下水位以下取浮重度：基底下土的重度，地下水位以下取浮重度 m ：基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度：基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度 b：基底宽度：基底宽度(m)，大于大于6m按按6m取值，小于取值，小于3m按按3m取值取值 d：基础埋深：基础埋深
19、(m)2022-8-10 2 2 通过理论公式计算通过理论公式计算 3 3 通过载荷试验确定通过载荷试验确定 4 4 通过原位试验确定通过原位试验确定需要经过深度需要经过深度和宽度修正和宽度修正原则：原则：掌握公式理论基础，结合实际问题认真分析，恰当应用掌握公式理论基础，结合实际问题认真分析，恰当应用 5 5 通过经验确定通过经验确定第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值总结总结 1 1 根据地基土的物理力学性质指标计算根据地基土的物理力学性质指标计算2022-8-10第五节第五节 影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素主要因素：（1）物理力学性质r、c、f，（2
20、）基础宽度；（3）基础埋深；cqmucNDNBNf212022-8-10n土的容重及地下水位（1）地下水位在滑动面以下第六节第六节 影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素cqmucNDNBNf212022-8-10第六节第六节 影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素n土的容重及地下水位（2）地下水位在地面或地面以上cqmucNDNBNf212022-8-10第六节第六节 影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素n土的容重及地下水位（3）地下水位基底齐平cqmucNDNBNf212022-8-10第六节第六节 影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素n土的容重及地下水位（4）地下水位在滑动面与基底之间Bd2cqucNDNBNf21)()( 222BdBdBd2022-8-10第六节第六节 影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素n土的容重及地下水位（5）地下水位在基底与地面之间Bd1cqucNDNBNf21)()( 111DdDdDd2022-8-10第六节第六节 影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素n基础宽度的影响：有限度n基础埋深的影响cqmucNDNBNf212022-8-10222 谢谢谢谢！Thank You !-