土力学-第7章

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1、第7章地基承载力BearingCapacityofFoundationSoil1建筑物地基设计的基本要求1)稳定:基底压力小于承载力(抗力)p≤[p]2)变形:变形小于设计允许值S≤[S]2第7章地基承载力本章主要内容7.1地基破坏型式与地基承载力7.2按塑性区开展深度确定地基容许承载力7.3计算地基极限承载力的理论公式7.4按原位试验确定地基容许承载力7.5按规范表法确定地基容许承载力7.6影响地基承载力的因素3第7章地基承载力7.1地基破坏型式与地基承载力7.1.1地基破坏的形式、特点竖直荷载下

2、地基破坏的形式1)整体剪切破坏密实砂土,坚硬粘土,浅埋2)局部剪切破坏土质较软3)冲剪破坏软粘土,深埋荷载大小、方向影响因素:土质类型、状态基础埋深、形状、尺寸47.1地基破坏形式与地基承载力7.1.1地基破坏的形式、特点破坏面特点p-S曲线特点1)整体剪切破坏p土质坚实,基础埋深浅有完整破坏面两侧土体隆起Sp2)局部剪切破坏松软地基埋深较大破坏面不贯通S3)冲剪破坏p松软地基,埋深大基础垂直下切深表土两侧土体无隆起面层S土57地基承载力7.1地基破坏形式与地基承载力7.1.2整体剪切破坏过程(变形

3、三阶段)1)oa段:直线变形阶段p——a之前任一点τ<τofa2)ac段:弹塑性变形阶段——部分点τ=τfc3)cd段:塑性破坏阶段d——破坏点连成片,失稳S荷载沉降曲线6第7章地基承载力7.1地基破坏形式与地基承载力7.1.3地基承载力的概念和确定极限承载力地基承载力:地基承受荷载的能力容许承载力pcr1)a点:临塑荷载pcrpp仅基础边缘两点τ=τocrufp2)c点:极限荷载pupuabτ=τf破坏点连到地面c3)b点:临界荷载、塑性荷载p1/3、p1/4p1/3p1/4荷载沉降曲线dS77.

4、1地基破坏形式与地基承载力7.1.3地基承载力的概念和确定临塑荷载临界荷载极限荷载ppcrpucr临塑荷载地基土开始出现剪切破坏pp1/31/4临界荷载连续滑动面塑性区发展pu极限荷载连续滑动面s87.1地基破坏形式与地基承载力7.1.3地基承载力的概念和确定地基容许承载力[p]保证地基稳定的条件下,建筑物变形不超过允许值时地基所承受的荷载——设计时采用或称地基承载力设计值f;地基承载力特征值.——采用p、p、p、p?cru1/41/397.1地基破坏形式与地基承载力7.1.3地基承载力的概念和确定

5、地基承载力容许值[p]的确定允许地基中有一定的塑性区,作为承载力特征值中国取p①要求较高:[p]=p1/4cr②一般情况下:[p]=p或p1/41/3③用极限荷载计算:[p]=p/FusF——安全系数理论公式s方法原理107.1地基破坏形式与地基承载力7.1.3地基承载力的概念和确定确定地基承载力的几种方法1.理论公式计算2.现场载荷试验(其他原位试验)3.规范表法4.经验方法千斤顶荷载板本节结束11第7章地基承载力本章主要内容√7.1地基破坏型式与地基承载力7.2按塑性区开展深度确定地基容许承载力

6、7.3计算地基极限承载力的理论公式7.4按原位试验确定地基容许承载力7.5按规范表法确定地基容许承载力7.6影响地基承载力的因素12第7章地基承载力7.2按塑性区开展深度确定地基容许承载力考察地基中塑性区的发展地基土中某一点应力状态:σ,σ13极限平衡应力状态(塑性区)σ−σ13=sinϕσσ++⋅2cotcϕ13针对:条形基础,均质地基,均布荷载13第7章地基承载力§7.2按塑性区开展深度确定[p]§7.2.1极限平衡区与临塑荷载1.地基中的应力pq=γDM点的自重应力:Dσc1=γ(D+z)σc

7、3=K0γ(D+z)z2βM点的附加应力:σ3σ1Mσzτσ1pD−γzx(2sin2)σc1=±ββMσxσπ3Mxσc3z147.2按塑性区开展深度确定[p]7.2.1极限平衡区与临塑荷载σ3σσ11.地基中的应力c1σzτzxσM+MxM点的合应力:σc3自重应力+附加应力xz但方向不同?设K0=1.0M点的自重应力:σc1=γ(D+z)M点的合应力:σc3=γ(D+z)σ1pD−γ=±(2ββsin2)+γ(D+z)σπ3157.2按塑性区开展深度确定[p]7.2.1极限平衡区与临塑荷载2.

8、塑性区边界方程pq=γD极限平衡条件:Dσ−σ13=sinϕzσσ++⋅2ccotϕ213β将前述σ、σ公式代入13M得塑性区边界方程:pD−γβsin2cz=(2−−⋅−βϕ)cotDγϕγπsin即:z=f(β)167.2按塑性区开展深度确定[p]7.2.1极限平衡区与临塑荷载3.塑性区的最大深度zmax塑性区边界方程:pD−γβsin2cz=(2−−⋅−βϕ)cotDγϕγπsinp对上式求导q=γDD∂z=0∂βz2βπmax得2β=−ϕ2M带入z=f(β)式

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1、第7章地基承载力BearingCapacityofFoundationSoil1建筑物地基设计的基本要求1)稳定:基底压力小于承载力(抗力)p≤[p]2)变形:变形小于设计允许值S≤[S]2第7章地基承载力本章主要内容7.1地基破坏型式与地基承载力7.2按塑性区开展深度确定地基容许承载力7.3计算地基极限承载力的理论公式7.4按原位试验确定地基容许承载力7.5按规范表法确定地基容许承载力7.6影响地基承载力的因素3第7章地基承载力7.1地基破坏型式与地基承载力7.1.1地基破坏的形式、特点竖直荷载下

2、地基破坏的形式1)整体剪切破坏密实砂土,坚硬粘土,浅埋2)局部剪切破坏土质较软3)冲剪破坏软粘土,深埋荷载大小、方向影响因素:土质类型、状态基础埋深、形状、尺寸47.1地基破坏形式与地基承载力7.1.1地基破坏的形式、特点破坏面特点p-S曲线特点1)整体剪切破坏p土质坚实,基础埋深浅有完整破坏面两侧土体隆起Sp2)局部剪切破坏松软地基埋深较大破坏面不贯通S3)冲剪破坏p松软地基,埋深大基础垂直下切深表土两侧土体无隆起面层S土57地基承载力7.1地基破坏形式与地基承载力7.1.2整体剪切破坏过程(变形

3、三阶段)1)oa段:直线变形阶段p——a之前任一点τ<τofa2)ac段:弹塑性变形阶段——部分点τ=τfc3)cd段:塑性破坏阶段d——破坏点连成片,失稳S荷载沉降曲线6第7章地基承载力7.1地基破坏形式与地基承载力7.1.3地基承载力的概念和确定极限承载力地基承载力:地基承受荷载的能力容许承载力pcr1)a点:临塑荷载pcrpp仅基础边缘两点τ=τocrufp2)c点:极限荷载pupuabτ=τf破坏点连到地面c3)b点:临界荷载、塑性荷载p1/3、p1/4p1/3p1/4荷载沉降曲线dS77.

4、1地基破坏形式与地基承载力7.1.3地基承载力的概念和确定临塑荷载临界荷载极限荷载ppcrpucr临塑荷载地基土开始出现剪切破坏pp1/31/4临界荷载连续滑动面塑性区发展pu极限荷载连续滑动面s87.1地基破坏形式与地基承载力7.1.3地基承载力的概念和确定地基容许承载力[p]保证地基稳定的条件下,建筑物变形不超过允许值时地基所承受的荷载——设计时采用或称地基承载力设计值f;地基承载力特征值.——采用p、p、p、p?cru1/41/397.1地基破坏形式与地基承载力7.1.3地基承载力的概念和确定

5、地基承载力容许值[p]的确定允许地基中有一定的塑性区,作为承载力特征值中国取p①要求较高:[p]=p1/4cr②一般情况下:[p]=p或p1/41/3③用极限荷载计算:[p]=p/FusF——安全系数理论公式s方法原理107.1地基破坏形式与地基承载力7.1.3地基承载力的概念和确定确定地基承载力的几种方法1.理论公式计算2.现场载荷试验(其他原位试验)3.规范表法4.经验方法千斤顶荷载板本节结束11第7章地基承载力本章主要内容√7.1地基破坏型式与地基承载力7.2按塑性区开展深度确定地基容许承载力

6、7.3计算地基极限承载力的理论公式7.4按原位试验确定地基容许承载力7.5按规范表法确定地基容许承载力7.6影响地基承载力的因素12第7章地基承载力7.2按塑性区开展深度确定地基容许承载力考察地基中塑性区的发展地基土中某一点应力状态:σ,σ13极限平衡应力状态(塑性区)σ−σ13=sinϕσσ++⋅2cotcϕ13针对:条形基础,均质地基,均布荷载13第7章地基承载力§7.2按塑性区开展深度确定[p]§7.2.1极限平衡区与临塑荷载1.地基中的应力pq=γDM点的自重应力:Dσc1=γ(D+z)σc

7、3=K0γ(D+z)z2βM点的附加应力:σ3σ1Mσzτσ1pD−γzx(2sin2)σc1=±ββMσxσπ3Mxσc3z147.2按塑性区开展深度确定[p]7.2.1极限平衡区与临塑荷载σ3σσ11.地基中的应力c1σzτzxσM+MxM点的合应力:σc3自重应力+附加应力xz但方向不同?设K0=1.0M点的自重应力:σc1=γ(D+z)M点的合应力:σc3=γ(D+z)σ1pD−γ=±(2ββsin2)+γ(D+z)σπ3157.2按塑性区开展深度确定[p]7.2.1极限平衡区与临塑荷载2.

8、塑性区边界方程pq=γD极限平衡条件:Dσ−σ13=sinϕzσσ++⋅2ccotϕ213β将前述σ、σ公式代入13M得塑性区边界方程:pD−γβsin2cz=(2−−⋅−βϕ)cotDγϕγπsin即:z=f(β)167.2按塑性区开展深度确定[p]7.2.1极限平衡区与临塑荷载3.塑性区的最大深度zmax塑性区边界方程:pD−γβsin2cz=(2−−⋅−βϕ)cotDγϕγπsinp对上式求导q=γDD∂z=0∂βz2βπmax得2β=−ϕ2M带入z=f(β)式

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