地基承载力计算

第六章地基土承载力计算教材187-209第一节基本概念•一、承载力、极限承载力、容许承载力•二、地基承载力的确定方法•三、地基承载力的确定原则Transcona谷仓地基建筑物地基与基础相互作用可能出现的工程地质问题•1.过度沉陷、不均匀沉陷•2.剪切破坏决定因素1.地基土本身的力学性质2.建筑物、地基对土体的作用力地基土变形的三个阶段•压密变形阶段•局部剪切阶段•整体破坏阶段压密变形阶段OaOp（kPa）aS（mm）基础地面ps局部剪切阶段abOp（kPa）abS（mm）基础地面pp整体破坏阶段bcOp（kPa）abcS（mm）基础地面p一、地基承载力、极限承载力、容许承载力地基承载力：地基对基础及上部结构载荷的承受能力，其大小取决于地基、基础及上部结构两个方面。极限承载力：地基由塑性变形达到整体破坏阶段的界限压力，pu（ultimatebearingcapacity），即地基能承受的最大荷载强度OpCRp（kPa）abcS（mm）pu比例界限：当塑性区刚刚出现时的荷载称，也称为临塑荷载容许承载力•容许承载力：指满足（1）地基不会产生剪切破坏而失稳；（2）地基变形引起的建筑物沉降及沉降差等应限制在允许范围内时地基土所能承担的最大荷载。（allowablebearingcapacity）地基承载力的特征值characteristicvalueofsubgradebearingcapacity•是指载荷试验测定的地基土压力变形曲线线形变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。•涵义：在发挥正常使用功能时所允许采用的抗力设计值。•例如：浅层平板载荷试验•1）当p-s曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值•2）当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载值的一半•3）当不能按上述二款要求确定时，当压板面积为0.25-0.5m2，可取s/b=0.01-0.015所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半。•关于：“规定的变形”二、地基承载力特征值的确定方法•建筑地基基础设计规范（CODEFORDESIGNOFBUILDINGFOUNDATION，GB50007-2002）规定：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综合确定。•原位测试（如载荷试验等）•理论公式计算•工程实践经验•一般原则•1.对一级建筑物或缺乏成熟经验的特殊性土、有特殊要求的工程应采用理论计算法结合有关原位测试方法确定，并宜用载荷试验验证；•2.对需要变形计算的二级建筑物可采用理论计算法结合有关原位测试方法确定；•3.对不需要进行变形计算的二级建筑物可采用工程经验并结合有关原位测试方法确定•4.对三级建筑物可采用查表法或邻近建筑物的经验确定第二节根据理论公式确定地基承载力的特征值•一、按塑性变形区发展范围确定•二、地基极限承载力（破坏载荷）的计算一、按塑性变形区发展范围确定地基承载力的特征值•基本思路：•条形基础下某点的主应力1、3的大小（8-4）极限平衡条件设深度为z的一点达到塑性区)(ofz在一定荷载下，塑性区只能达到一个最大深度求出zmax回顾：极限平衡条件•在极限平衡状态下主应力之间的关系，叫做极限平衡条件ccotc31tgcf2AOO’OOOAsincot223131csin)(21cot)(213131c)245tan(2)245(tan00231c)245tan(2)245(tan00213c注意：只有当土中某点处于极限平衡条件时，才满足上式，即只有A点才满足。假设条形基础宽度为b，埋置深度为d，基底作用条形均布压力p0，在地基中任一点M引起的大、小主应力的公式为M130Dzp0DzDp)sin(000DzDp)sin(0003sin)(21cot)(213131cDcDpztan)sinsin(000此式为塑性区的边界方程塑性区的最大深度zmax，可由求得代入上式，求得zmax00ddz20DcDDpztan))2((cot0max这样，根据地基土的性质，让塑性区发展到一定的深度是容许的，将容许发展的这个深度带入上式，求得p即为容许承载力临塑荷载：当塑性区刚刚出现时的荷载称为临塑荷载，也称为比例荷载临界荷载：实际工程中将Zmax控制在1/3-1/4B，相应的荷载称为临界荷载GB50007-2002规定：当偏心距e小于或等于0.033倍基础底面宽度时，根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值可按下式计算，并应满足变形要求kcmdbacMdMbMfaf由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值—、、CdbMMM承载力系数，按计算或查表—基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度m—基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度d—基础埋置深度（m），一般自室外地面标高算起ck—基础底面下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值b—基础底面宽度，大于6m时按6m取值，对于砂土小于3m时按3m取值k抗剪强度指标的标准值求法1.根据室内n组三轴压缩试验的结果计算某一土性指标的变异系数、试验平均数和标准差nnii11212nnnii变异系数试验平均数标准差抗剪强度指标的标准值求法2.计算内摩擦角和粘聚力的统计修正系数)678.4704.1(12nnccnn)678.4704.1(123.计算内摩擦角和粘聚力的标准值mckmkccmmc—内摩擦角的试验平均值—粘聚力的试验平均值二、地基极限承载力（破坏载荷）计算•按不同的理论公式计算出极限承载力•极限承载力除以安全系数得到地基容许承载力常用的极限承载力公式1.太沙基公式（1943，1967）qcruqNcNNBp22.普朗特尔公式（1920）qcuqNcNp3.魏锡克太沙基公式（1970）qcruqNcNNBp2条形基础qqccruSqNScNSNBp2非条形基础4.汉森公式（1961）qqqqccccruiDSqNiDScNiDSNBp25.斯凯普顿公式饱和软土地基（=0）DBDLBcpu)2.01)(2.01(5分析：影响地基极限承载力的因素qcruqNcNNBp2（1）地基土的重度（2）基底宽度（3）基础埋深（4）土的抗剪强度指标c、值