1、8 、地基承载力,8.1 概述8.2 地基破坏模式8.3 地基极限承载力的计算公式8.4 地基承载力的确定,8.1 概 述,地基土沉降变形,建筑物基础沉降和沉降差,变形要求,8.1 概 述,荷载过大超过地基承载力,地基产生滑动破坏,稳定要求,整体剪切破坏 局部剪切破坏 冲剪破坏,8.2 地基破坏型式,1.整体剪切破坏,临塑荷载,线性变形阶段,弹塑性变形阶段,极限荷载,塑性破坏阶段,pcr,pu,整体剪切破坏,2.局部剪切破坏,s,p,局部剪切破坏型式的 压力沉降关系曲线,0,压力和沉降关系曲线从一开始就呈现非线性关系,局部剪切破坏,静荷载曲线没有明显的直线段，地基破坏的曲线也不呈现整体剪切破坏
2、那样的明显的陡降。当基底压力达到一定数值即相应的极限荷载时，基础两侧微微隆起，然而剪切破坏区仅仅被限制在地基内部的某一区域，未形成延伸至底面的连续滑动面。,3.冲剪破坏,p,s,冲剪破坏型式的 压力沉降关系曲线,0,无明显的转折现象,冲剪破坏,随着荷载的增加，基础出现持续下沉，主要因为地基土的较大压缩以至于基础呈现连续刺入。地基不出现连续滑动面，基础侧面地面不出现隆起，因而基础边缘下的地基垂直剪切破坏。,地基剪切破坏的型式，其影响因素很多，如土的压缩性质、基础埋深、荷载大小、加荷方式、加荷速率、应力路径等。,坚硬或密实的土 且埋深较小时,一般粘性土或中密砂土 且有一定埋深时,软弱土或松散结构的
3、土 不论埋深多大时,魏锡克(Vesic, A, S),刚度指标,临界刚度,Ir Ir(cr)，地基土为相对不可压缩，地基发生整体剪切破坏； Ir Ir(cr)，地基土为相对可压缩，地基发生局部剪切破坏或冲剪破坏。,地基承载力fa 临塑荷载 pcr 临界荷载 p1/4 地基极限承载力 pu 地基容许承载力 pa,8.3 地基极限承载力,确定地基承载力的方法,静荷试验或其他原位试验 规范查表方法 理论公式方法 三类方法确定地基承载力不可能完全相同，尚需结合区域地质条件参照经验综合确定,按塑性开展深度确定地基承载力,假定条件地基为均质半无限体，将地基中的剪切破坏区即塑性开展区限制在一定范围内。允许塑
4、性区有一定的开展范围又保证地基最大限度的安全承担结构荷载时的基地压力确定地基的设计承载力。 解答思路依据弹性理论求出地基任意点自重应力和附加应力的表达式，再应用极限平衡条件推求塑性区边界方程，从而通过限定塑性开展区的最大深度获得地基承载力公式。,塑性区的任意点M处于极限平衡状态，大、小主应力间满足：,对z求导：,地基中塑性区开展的最大深度zmax,令：,若zmax=0，可得临塑荷载 pcr,若zmax=b/4，可得临界荷载 p1/4,若zmax=b/3，可得临界荷载 p1/3,N、Nq、Nc查表8-1,例8-1 有一条形基础，基础宽度B=3m，埋置深度D=2m。已知土的内摩擦角=15，粘聚力c
5、=15kPa，重度=18kN/m3。 求：若作用在基础底面的均布荷载p=190kPa，此时地基中的塑性区范围； 条形基础中的临塑荷载 pcr与临界荷载 p1/4。,解： 地基中塑性区的表达式,采用不同的2值，得到相应的z，连成封闭曲线，如图,已知土的内摩擦角=15，查表7-2得：,则临塑荷载：,临界荷载：,Prandtl 极限承载力公式,对于一无限长、底面光滑的条形荷载板置于无质量的土（=0）表面，当地基达到塑性极限平衡状态时，将形成连续的滑动面,朗肯主动区,朗肯被动区,过渡区,Prandtl 得出极限承载力公式：,H.Reissner 考虑基础有埋深d，并将基底面以上土自重用均布荷载q=0d
6、代替。,考虑地基土自身有自重，则修正为：,Terzaghi极限承载力公式,基本假设（1）均质地基、条形基础、均布荷载、地基破坏形式为整体剪切破坏（2）基础底面粗糙，即基础底面与土之间有摩擦力存在（3）当基础埋置深度d时，基底面以上两侧土体用相当的均布置荷载代替,楔形弹性压密区,朗肯被动区,过渡区,条形基础（较密实地基）,表8-4,条形基础（较松软地基）,Nc、N、Nq由曲线图7-9查，或查表7-4，需：,方形基础,整体剪切破坏,局部剪切破坏,圆形基础,整体剪切破坏,局部剪切破坏,B0为圆的直径,矩形基础,矩形基础为bl，可用条形基础的b/l=0，与方形基础的b/l=1进行插值得。,地基承载力,
7、例8-2 某条形基础，设计基础宽度b=1.5m，埋置深度d=1.4m。地基土为粉土，天然重度=18kN/m3。地下水位深7.8m。 求：粘聚力c=10kPa，内摩擦角=30；粘聚力c=10kPa，内摩擦角=20。分别计算地基的极限荷载和地基承载力。,解： 应用太沙基条形基础的极限承载力公式,据=30查表得N=19、Nc=35、 Nq=18,取安全系数K=3.0 则，地基承载力,据=30，查表得N=4、Nc=17.5、 Nq=7,得极限承载力,同样取安全系数K=3.0 则，地基承载力,解：将梯形断面路堤折算成等面积的矩形断面，求得其换算路堤宽度b=27m，地基土的浮重度,应用太沙基条形基础的极限
8、承载力公式进行计算,路堤填土填筑速度很快据u=0，查表得N=0、Nc=1、 Nq=5.7,路堤填土压力,极限承载力,故路堤下的地基承载力不能满足要求,路堤填筑速度很慢据d=22，查表得N=6.8、Nc=9.17、 Nq=20.2,地基承载力安全系数,极限承载力,路堤下的地基承载力满足要求,地基承载力安全系数,例8-4 某路堤如图，已知路堤填1=18.8kN/m3，地基土2=16kN/m3，c=8.7kPa，=10。采用太沙基公式验算路堤下地基承载力是否满足。（取安全系数K=3）。如不满足，在路堤两侧采用反压马道法，以提高地基承载力，则马道填土厚度h要多少才能满足要求（填土重度与路堤土相同）？马
9、道宽L应为多少？,解： 据u=10，查表得N=1.2、Nc=2.69、 Nq=9.58,极限承载力,路堤填土压力,地基承载力安全系数,地基承载力不能满足要求,反压马道填土厚度h,Hanson极限承载力公式,基础上作用的偏心荷载，基底的形状为矩形或圆形时，且基础的埋深很深，需考虑地基土的抗剪强度的影响。,或查表8-1,基础形状系数,荷载倾斜系数（查表8-5）,矩形基础,圆形或方形基础,基础深度系数,偏心，b、l取有效值,例8-5 一条形基础宽9m，埋深2m，作用在基础底面处的水平荷载242.7kN/m，垂直荷载1245.3kN/m，且偏心矩e=0.385m，基础底面以下第一层为亚粘土，=10kN
10、/m3，c=13kPa，=23.5，厚3.3m，其下为中粗砂，=10kN/m3，c=0，=30。求极限荷载。,解： 基础有效宽度,查表7-5得：,持力层的最大深度,地基土抗剪强度指标加权平均值,查表7-6得：,查表7-7得：倾斜系数,条形基础，形状系数,深度系数,则地基承载力,建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）,8.4 确定地基承载力的规范方法,地基承载力特征值,公路桥涵地基基础设计规范（JGJ024-85）,软土地基容许承载力,港口工程地基规范（JTJ250-1998）,地基承载力标准值,建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）,地基承载力的修正,公路桥涵地基基础设计规
11、范（JGJ024-85）,由载荷试验或其他原位试验测试、经验值等方法确定地基承载力，当基础宽度大于3m，埋深大于0.5m，除岩石地基外应进行深度及宽度修正：,当基础宽度b超过2m，基础埋深h超过3m，且h/b4时，地基的容许承载力按下式计算：,地基承载力计算的进一步讨论,荷载板实验确定地基承载力的问题未考虑基础埋深对地基承载力的影响荷载板的宽度总是比实际基础的宽度的小 极限承载力公式确定地基承载力,地基极限承载力由三部分组成： 划裂土体自重所产生的摩擦拉力； 基础两侧均布荷载q所产生的抗力 划裂面上粘聚力c所产生的抗力,安全系数的确定太沙基极限承载力公式，安全系数K=3，汉森公式，对无粘性土取2，粘性土取3。,N、Nc、 Nq随值的增加变化较大，特别是N值。当=0时，N=0，这时可不考虑土体自重对承载力贡献。随着值的增加，N值增加较快，这时土体自重对承载力的贡献增加。对于无粘性土（c=0），基础的埋深对承载力起着重要作用，这时，基础埋深太浅，地基承载力会显著下降。,公式的局限性公式的推导都是在土体为刚塑性的假设下的，实际上土体在荷载不但会产生压缩变形而且也会产生剪切变形。,
