1、第六章地基承载力,地基土沉降变形,建筑物基础沉降和沉降差,变形要求,荷载过大超过 地基承载力,地基产生滑动破坏,稳定要求,建筑物因地基问题引起破坏有两种原因：,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,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剪切破坏,建筑物地基设计的基本要求,1）稳定要求：,2）变形要求：,地基承载力：,地基在不破坏、不产生过大沉降的前提下能够承受的荷载的大小。,地基中剪切破坏的型式有,1.整体破坏,o,P,S,pcr,pu,a,b,临塑荷载,极限荷载,pcr,临塑荷载,pu,极限
2、荷载,2.局部剪切,松软地基，埋深较大；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,松软地基，埋深较大；荷载 几乎垂直下切，两侧无土体隆起。,某谷仓的地基整体破坏,水泥仓地基 整体破坏,蓝粘土,石头和粘土,地基土可能的滑动方向,岩石,办公楼外墙,黄粘土,在软粘土上的密砂地基的冲剪破坏,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,根据土的性质指标查规范； （如建筑地基基础设计规范）,地基承载力确定方法：,理论公式计算；,由现场荷载试验或静力触探等原位试验确定,按塑性区开展深度确定地基的容许承载力,
3、pcr,临塑荷载,pu,极限荷载,将地基中的剪切破坏区限制在某一范围， 视地基土能够承受多大的压力，该压力 即为容许承载力(临界荷载p1/4、 p1/3)。,临塑荷载,连续滑动面 和极限荷载,塑性区发展 和临界荷载,1902年由密歇尔（Michell）给出的弹性力学解答：,稳定,稳定没有保证,塑性区最大范围,塑性区开展深度容许值,荷载与塑性区开展深度关系：,当,一般认为，对中心受压基础，塑性区最大深度控制在基础宽度 的1/4；对偏心受压基础，宜控制在基础宽度的1/3；,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。,查表6.2.1,地面,5.8m,
4、d=2.2m,P,例：某建筑物采用柱下独立基础。基础底面长度为3m,宽度为2.4m，承受中心荷载。基础埋深2.2m。地基土分为三层,填土,粘土,粉质粘土,1m,6.2m,第一层：人工填土118.6kN/m3, 第二层：粘土 219.8kN/m3, 2220，c226kPa。 第三层：粉质粘土 316.2kN/m3, 3150，c315kPa。 求地基的临塑荷载和临界荷载,解：求临塑荷载,根据持力层粘土计算,地面,5.8m,d=2.2m,P,例：某建筑物采用柱下独立基础。基础底面长度为3m,宽度为2.4m，承受中心荷载。基础埋深2.2m。地基土分为三层,填土,粘土,粉质粘土,1m,6.2m,第一
5、层：人工填土118.6kN/m3, 第二层：粘土 219.8kN/m3, 2220，c226kPa。 第三层：粉质粘土 316.2kN/m3, 3150，c315kPa。 求地基的临塑荷载和临界荷载,解：求临界荷载,根据持力层粘土计算,例. 所谓临界荷载，就是指 (A) 地基持力层将出现塑性区时的荷载 (B) 持力层中出现连续滑动面时的荷载 (C) 持力层中出现某一允许大小塑性区时的荷载,例. 粘性土(c0，0)地基上，有两个宽度不同埋置深 度相同的条形基础，则 (A) 宽度大的临塑荷载大 (B) 宽度小的临塑荷载大 (C) 两个基础的临塑荷载一样大,例 ：某基础基底压力等于临塑荷载pcr时，
6、其地基塑性变 形区的最大深度为 (A) 0 (B) 基础宽度的1/4 (C) 基础宽度的1/3,例： 载荷试验的曲线形态上，从线性关系开始变成非 线性关系时的界限荷载称为 (A) 允许荷载 (B) 临界荷载 (C) 临塑荷载,6.3 普朗特极限承载力,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。,（）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,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(
7、或de1)为对数螺旋曲线，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。,Pu,极限荷载,C 粘聚力,r,基底以上土体的容重,d,基础埋置深度,修正后得：,Nq、 Nc、 Nr 查表6.3.1,6.4普朗特极限承载力的修正（汉森极限承载力） 实际工程中基础的形状、埋置深度、 是否受到倾斜荷载作用、地面倾斜及基 础底面倾斜等情况均不同。,基础形状的修正系数用Sc，Sq， Sr,基础埋置深度修正系数用dc，dq， dr,荷载倾斜及偏心的修正系数用ic，iq， ir,6.4太沙基极限承载力公式,假定：,基
8、础底面粗糙，即它与土之间有摩擦力存在,极限承载力pu的组成, BN /2,cNc,滑动土体自重产生的抗力,滑裂面上的粘聚力产生的抗力,侧荷载d产生的抗力,可根据内摩擦角查表6.5.1或图6.5.2,2.条形基础（地基土质较差，发生非整体剪切破坏）,3.圆形基础：,4.方形基础：,式中：R为圆形基础的半径；b为方形基础的宽边,矩形基础，根据b/L（01）内插,地基承载力设计值f 的确定办法：, 要求较高：,f = Pcr, 一般情况下：,f = P1/4 或 P1/3, 用极限荷载计算：,f = Pu / Fs,Fs -安全系数,例：某混合结构办公楼采用条形基础。基础底面宽度为2.0m，基础埋深
9、1.5m。地基土为坚硬粘土，18.5kN/m3, 200，c22kPa。建筑物安全系数取2。根据太沙基理论求地基极限荷载与地基承载力？,解：根据200 查表(6.5.1)得,地基极限荷载,地基承载力,建筑地基基础规范的地基承载力,式中：fa为修正后的地基承载力； b、d为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数， 按基底下土的类别查表6.6.12取值； b为基础底面宽度,当基础宽度小于3m按3m取值， 大于6m按6m取值； fak为地基承载力特征值，可由载荷试验或其它原位 测试、公式计算并结合工程实践经验等方法确定 查表6.6.16.6.11,现场荷载试验确定地基承载力,现场载荷试验,pcr,pu,
10、地基破坏的判定,(1)明显侧向挤出或发生裂纹 (2)荷载增量很小,沉降急剧增加, (3)某级荷载增量下,24小时内沉降不能稳定,Pcr比例界限对应的荷载,E0地基土的变形模量,b为承压板的直径或边长;为沉降系数,方形承压板=0.886,圆形承压板=0.785;为土体的泊松比,粘土取0.42,粉土取0.35,砂土取0.3,碎石土取0.27,总 结,1.建筑物地基设计的基本要求,1）稳定要求：,2）变形要求：,2 地基中剪切破坏的型式有,整体破坏,曲线开始近直线，随后沉降陡增，两侧土体隆起。,局部剪切,松软地基，埋深较大；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。,冲剪破坏,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,pcr,临塑荷载,pu,极限荷载,将地基中的剪切破坏区限制在某一范围，视地基土能够承受多大的压力，该压力即为容许承载力(临界荷载)。,地基土弹性变形结束，塑性变形将要开始时地基所承受的荷载,地基土塑性变形延展成连通的滑动面时地基所能承受的最大荷载,p1/4、 p1/3,临界荷载,3、地基承载力类型,滑动土体自重产生的抗力,滑裂面上的粘聚力产生的抗力,侧荷载d产生的抗力,可根据内摩擦角查表求得三个系数,
