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1、nA地基承载力课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望5-1 浅基础的地基破坏模式浅基础的地基破坏模式三种破坏模式：整体剪切破坏整体剪切破坏局部剪切破坏局部剪切破坏冲切剪切破坏冲切剪切破坏2.2.局部剪切局部剪切松软地基，埋深较大；松软地基，埋深较大；曲线开始就是非线性，曲线开始就是非线性，没有明显的骤降段没有明显的骤降段。3.3.冲剪破坏冲剪破坏松软地基，埋深较大；松软地基，埋深较大；荷载板几乎垂直下切，荷载板几乎垂直下切，两侧无土体隆起。两侧无土体
2、隆起。1.1.整体破坏整体破坏土质坚实土质坚实,基础埋深浅；基础埋深浅；曲线开始近直线，随曲线开始近直线，随后沉降陡增，两侧土后沉降陡增，两侧土体隆起。体隆起。General shear failureLocal shear failurePunching shear failure1.1.整体破坏整体破坏PS2.2.局部剪切局部剪切PS3.冲剪破坏冲剪破坏PS深深土土层层表表面面土土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年在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆水泥仓地基水泥仓地基整体破坏整体破坏蓝粘土蓝粘土石头和粘土石头和粘土地基土可能的滑动方向地基土可能的滑动方向岩石办公楼办
3、公楼外墙外墙黄粘土黄粘土在软粘土上的密砂地基的冲剪破坏2 地基破坏的形式1)竖直荷载下地基破坏的形式整体破坏整体破坏 密实砂土，坚硬粘土，浅埋局部剪切破坏局部剪切破坏 土质较软冲剪破坏冲剪破坏 软粘土，深埋液化液化 饱和松砂1964年日本新泻（年日本新泻（Niigata）地震）地震地基的大面积液化地基的大面积液化 5-2 地基临界荷载1 1 荷载沉降曲线临塑荷载、极限荷载荷载沉降曲线临塑荷载、极限荷载pcrpupcr pu临塑荷载连续滑动面和极限荷载塑性区发展和临界荷载pcr pu地地基基土土开开始始出出现现剪剪切切破破坏坏s连连续续滑滑动动面面临塑荷载 临界荷载 极限荷载 1f 3 O c地
4、基土中某一点处于极限平衡状态：，条形荷载塑性区的计算条形荷载塑性区的计算自重应力：自重应力：s1=(d+z)s3=k0 (d+z)弹性区的附加应力：弹性区的附加应力：合力合力=：1，3设设k0=1.0zM 0md塑性区的计算弹性区的合力：极限平衡条件：zM 0md塑性区的计算塑性区的计算将应力代入极限平衡将应力代入极限平衡条件式，表示该点既条件式，表示该点既满足弹性区；也满足满足弹性区；也满足塑性区塑性区是弹塑像区是弹塑像区的边界。在荷载的边界。在荷载p p作作用下，得到如下边界用下，得到如下边界方程：方程：z=f(z=f(0 0)zM 0md塑性区的最大深度塑性区的最大深度Z Zmaxmax
5、塑性区的最大深度ZmaxM 0md对应对应Zmax=0临塑荷载临塑荷载Pcr；对应对应Zmax=B/4，B/3临界荷载临界荷载p1/4,p1/3Pcr，p1/4,p1/3=N B /2+Nq d+Ncc（对于三个荷载，三个系数不同。）（对于三个荷载，三个系数不同。）塑性区的最大深度塑性区的最大深度Zmax各种临界荷载的承载力系数各种临界荷载的承载力系数 Nq Nc N Pcr 1+/ctg -/2+)(1-Nq)ctg 0 p1/4 1+/ctg -/2+)(1-Nq)ctg (Nq-1)/2p1/3 1+/ctg -/2+)(1-Nq)ctg 2(Nq-1)/3 矩形、圆形可用该公式，偏于安
6、全5-3 地基极限承载力1 1 荷载沉降曲线临塑荷载、极限荷载荷载沉降曲线临塑荷载、极限荷载pcrpupcr pu临塑荷载连续滑动面和极限荷载塑性区发展和临界荷载pcr pu地地基基土土开开始始出出现现剪剪切切破破坏坏s连连续续滑滑动动面面临塑荷载 临界荷载 极限荷载一、普朗德尔极限承载力1.基础底面是绝对光滑的（，保证竖直荷载是主应力2.无重介质的假设：即=0：D md1.极限平衡区与滑裂面的形状无重介质地基的滑裂线网无重介质地基的滑裂线网BEFBp实际地面实际地面DC1.朗肯主动区：pu为大主应力，破裂面与水平方向夹角4522.过度区：r=r0e tg3.朗肯被动区：水平方向为大主应力，破
7、裂面与水平方向夹角45-2地基中的极限平衡区地基中的极限平衡区BEFBp实际地面实际地面DCIIIIIIr0r I 区区垂直应力垂直应力p pu u为大主应力，为大主应力，破裂面与水平方向夹角破裂面与水平方向夹角45452 2 =pu kapuPuIII 区水平方向为大主应力，水平方向为大主应力，破裂面与水平方向夹角破裂面与水平方向夹角45-2 3=md 1 kpmdq=md2区：区：过度区过度区：极限平衡第二区：r=r0e tgr0r 作用在隔离作用在隔离体上的力：体上的力：pu、md、pa、pp、c、R所有力对所有力对A A点力矩平衡点力矩平衡puR隔离体隔离体r0rApppamdcpuR
8、隔离体隔离体r0rApppamdc Nq,Nc:承载力系数承载力系数二、太沙基极限承载力1.基本条件（1）考虑地基土的自重）考虑地基土的自重 基底土的重量基底土的重量0（2）基底可以是粗糙的）基底可以是粗糙的 0=0（3）忽略基底以上部分土本身的阻力）忽略基底以上部分土本身的阻力,简简化为上部均布荷载化为上部均布荷载q=mdd md2.2.假设的滑裂面形状假设的滑裂面形状被动区过渡区刚性核Ep=Ep1+Ep2+Ep3 Wp uB考虑刚性核的平衡1.当基底绝对粗糙时，夹角为；2.考虑刚性核的平衡：荷载：p u自重：W粘聚力：C被动土压力EpEp1：土体自重Ep2：滑裂面上粘聚力Ep3：侧向荷载太
9、沙基公式中的承载力因数 N、Nq、Nc查图9-10，以为变量（二）局部剪切破坏（非整体破坏）极限承载力极限承载力p pu u的组成的组成 BN/2cNcqNqmd极限承载力的三部分极限承载力的三部分滑动土体自重产生的抗力滑动土体自重产生的抗力滑裂面上的粘聚力产生的抗力滑裂面上的粘聚力产生的抗力侧荷载侧荷载 mmd d产生的产生的抗力抗力极限承载力理论解和半理论解极限承载力理论解和半理论解1 Prantl解解 假设和滑裂面形状假设和滑裂面形状2 太沙基解，一般解形式太沙基解，一般解形式3 极限承载力的影响因素极限承载力的影响因素 ,c,，d,b,BEFBp实际地面实际地面CIIIIIID45o/245o/2三、汉森和魏锡克极限承载力P246,(9-22)特征值fa(设计承载力)2.2.局部塑性区局部塑性区地基承受荷载的不同阶段地基承受荷载的不同阶段1.1.弹性阶段弹性阶段-2.2.临塑荷载临塑荷载3.极限承载力地基承载力设计值地基承载力设计值f f 的确定办法：的确定办法：要求较高：要求较高：f =Pcr 一般情况下：一般情况下：f =P1/4 或或 P1/3 在中国在中国取取P1/4或者：或者：用极限荷载计算：用极限荷载计算：f =Pu/Fs Fs-安全系数安全系数