第六章地基土承載力計(jì)算

1、第六章第六章 地基土承載力計(jì)算地基土承載力計(jì)算教材187-209第一節(jié) 基本概念 一、承載力、極限承載力、容許承載力 二、地基承載力的確定方法 三、地基承載力的確定原則Transcona谷倉地基建筑物地基與基礎(chǔ)相互作用可能出現(xiàn)的工程地質(zhì)問題 1.過度沉陷、不均勻沉陷 2.剪切破壞決定因素1.地基土本身的力學(xué)性質(zhì)2.建筑物、地基對(duì)土體的作用力地基土變形的三個(gè)階段 壓密變形階段 局部剪切階段 整體破壞階段壓密變形階段壓密變形階段OaO p（kPa） aS（mm） 基礎(chǔ) 地面 p s局部剪切階段abO p（kPa） a b S（mm） 基礎(chǔ) 地面 p p整體破壞階段bcO p（kPa） a b cS

2、（mm） 基礎(chǔ) 地面 p一、地基承載力、極限承載力、容許承載力地基承載力：地基對(duì)基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)載荷的承受能力，其大小取決于地基、基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面。極限承載力：地基由塑性變形達(dá)到整體破壞階段的界限壓力，pu（ultimate bearing capacity），即地基能承受的最大荷載強(qiáng)度 O pCR p（kPa） a b cS（mm）pu比例界限：當(dāng)塑性區(qū)剛剛出現(xiàn)時(shí)的荷載稱，也稱為臨塑荷載容許承載力 容許承載力：指滿足（1）地基不會(huì)產(chǎn)生剪切破壞而失穩(wěn)；（2）地基變形引起的建筑物沉降及沉降差等應(yīng)限制在允許范圍內(nèi)時(shí)地基土所能承擔(dān)的最大荷載。（allowable bearing capacity

3、）地基承載力的特征值characteristic value of subgrade bearing capacity 是指載荷試驗(yàn)測定的地基土壓力變形曲線線形變形段內(nèi)規(guī)定的變形所對(duì)應(yīng)的壓力值，其最大值為比例界限值。 涵義：在發(fā)揮正常使用功能時(shí)所允許采用的抗力設(shè)計(jì)值。 例如：淺層平板載荷試驗(yàn) 1）當(dāng)p-s曲線上有比例界限時(shí)，取該比例界限所對(duì)應(yīng)的荷載值 2）當(dāng)極限荷載小于對(duì)應(yīng)比例界限的荷載值的2倍時(shí)，取極限荷載值的一半 3）當(dāng)不能按上述二款要求確定時(shí)，當(dāng)壓板面積為0.25-0.5m2，可取s/b=0.01-0.015所對(duì)應(yīng)的荷載，但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。 關(guān)于：關(guān)于：“規(guī)定的變形規(guī)定的變

4、形”二、地基承載力特征值的確定方法 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（CODE FOR DESIGN OF BUILDING FOUNDATION，GB50007-2002）規(guī)定：地基承載力特征值可由載荷試驗(yàn)或其它原位測試、公式計(jì)算、并結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等方法綜合確定。 原位測試（如載荷試驗(yàn)等） 理論公式計(jì)算 工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) 一般原則一般原則 1.對(duì)一級(jí)建筑物或缺乏成熟經(jīng)驗(yàn)的特殊性土、有特殊要求的工程應(yīng)采用理論計(jì)算法結(jié)合有關(guān)原位測試方法確定，并宜用載荷試驗(yàn)驗(yàn)證； 2.對(duì)需要變形計(jì)算的二級(jí)建筑物可采用理論計(jì)算法結(jié)合有關(guān)原位測試方法確定； 3.對(duì)不需要進(jìn)行變形計(jì)算的二級(jí)建筑物可采用工程經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合有關(guān)原位測試方法確

5、定 4.對(duì)三級(jí)建筑物可采用查表法或鄰近建筑物的經(jīng)驗(yàn)確定第二節(jié) 根據(jù)理論公式確定地基承載力的特征值 一、按塑性變形區(qū)發(fā)展范圍確定 二、地基極限承載力（破壞載荷）的計(jì)算一、按塑性變形區(qū)發(fā)展范圍確定地基承載力的特征值 基本思路： 條形基礎(chǔ)下某點(diǎn)的主應(yīng)力1、3的大?。?-4）極限平衡條件設(shè)深度為設(shè)深度為 z 的一點(diǎn)達(dá)到塑性區(qū)的一點(diǎn)達(dá)到塑性區(qū))(ofz在一定荷載下，塑性區(qū)只能達(dá)到一個(gè)在一定荷載下，塑性區(qū)只能達(dá)到一個(gè)最大深度最大深度求出zmax回顧：極限平衡條件回顧：極限平衡條件 在極限平衡狀態(tài)下主應(yīng)力之間的關(guān)系，叫做極限平衡條件ccotc31tgcf2AOOOOOAsincot223131csin)(2

6、1cot)(213131c)245tan(2)245(tan00231c)245tan(2)245(tan00213c注意：只有當(dāng)土中某點(diǎn)處于極限平衡條件時(shí)，才滿足上式，即只有A點(diǎn)才滿足。假設(shè)條形基礎(chǔ)寬度為b，埋置深度為d，基底作用條形均布?jí)毫0，在地基中任一點(diǎn)M引起的大、小主應(yīng)力的公式為M1 30Dzp0DzDp)sin(000DzDp)sin(0003sin)(21cot)(213131cDcDpztan)sinsin(000此式為塑性區(qū)的邊界方程此式為塑性區(qū)的邊界方程塑性區(qū)的最大深度塑性區(qū)的最大深度zmax，可由，可由 求得求得 代入上式，求得代入上式，求得zmax 00ddz20Dc

7、DDpztan)2(cot0max這樣，根據(jù)地基土的性質(zhì)，讓塑性區(qū)發(fā)展到一定的深度是容許的，將容許發(fā)展的這個(gè)深度帶入上式，求得 p 即為容許承載力臨塑荷載：當(dāng)塑性區(qū)剛剛出現(xiàn)時(shí)的荷載稱為臨塑荷載，也稱為比例荷載臨界荷載：實(shí)際工程中將Zmax控制在1/3-1/4B，相應(yīng)的荷載稱為臨界荷載GB50007-2002GB50007-2002規(guī)定：當(dāng)偏心距規(guī)定：當(dāng)偏心距e e小于或等于小于或等于0.0330.033倍倍基礎(chǔ)底面寬度時(shí)，根據(jù)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定地基基礎(chǔ)底面寬度時(shí)，根據(jù)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定地基承載力特征值可按下式計(jì)算，并應(yīng)滿足變形要求承載力特征值可按下式計(jì)算，并應(yīng)滿足變形要求kcmdbacMd

8、MbMfaf由土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定的地基承載力特征值、CdbMMM承載力系數(shù)，按 計(jì)算或查表基礎(chǔ)底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度m基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取浮重度d基礎(chǔ)埋置深度（m），一般自室外地面標(biāo)高算起ck基礎(chǔ)底面下一倍短邊寬深度內(nèi)土的粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值b基礎(chǔ)底面寬度，大于6m時(shí)按6m取值，對(duì)于砂土小于3m時(shí)按3m取值k抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值求法1.根據(jù)室內(nèi)n組三軸壓縮試驗(yàn)的結(jié)果計(jì)算某一土性指標(biāo)的變異系數(shù)、試驗(yàn)平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差nnii11212nnnii變異系數(shù)試驗(yàn)平均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值求法2.計(jì)算內(nèi)摩擦角和粘聚力的統(tǒng)計(jì)修正系數(shù))678. 4704. 1(12nnccnn)678. 4704. 1(123.計(jì)算內(nèi)摩擦角和粘聚力的標(biāo)準(zhǔn)值mckmkccmmc內(nèi)摩擦角的試驗(yàn)平均值粘聚力的試驗(yàn)平均值二、地基極限承載力（破壞載荷）計(jì)算 按不同的理論公式計(jì)算出極限承載力 極限承載力除以安全系數(shù)得到 地基容許承載力常用的極限承載力公式1.太沙基公式（1943，1967）qcruqNcNNBp22.普朗特爾公式（1920）qcuqNcNp3.魏錫克太沙基公式（1970）qcruqNcNNBp2條形基礎(chǔ)qqccruSqNScNSNBp2非條形基礎(chǔ)4.漢森公式（196