第八章土的承载力课件

1、本章重点地基破坏模式地基承载力Bearing Capacity of Foundation Soil地基承载力特征值2、如何满足地基设计的条件？如何满足地基设计的条件？ 承载力？承载力？ 变形？变形？3、确定承载力的三种方法、确定承载力的三种方法载荷试验载荷试验理论公式计算理论公式计算经验方法（规范表格法）经验方法（规范表格法）1、地基承载力的概念、地基承载力的概念 建筑物地基设计的基本要求1 1）稳定要求：荷载小于承载力（抗力）稳定要求：荷载小于承载力（抗力） p p pu /Fs =f pu /Fs =f 2 2）变形要求）变形要求：变形小于设计允许值变形小于设计允许值S S SS（1 1

2、）沉降量）沉降量 （2 2）沉降差）沉降差（3 3）倾斜）倾斜 （4 4）局部倾斜）局部倾斜载荷试验成果载荷试验成果pcr puS荷载沉降曲线荷载沉降曲线 p一、竖直荷载下地基破坏的形式一、竖直荷载下地基破坏的形式整体破坏整体破坏 密实砂土，坚硬粘土，浅埋密实砂土，坚硬粘土，浅埋局部剪切破坏局部剪切破坏 土质较软土质较软冲剪破坏冲剪破坏 软粘土，深埋软粘土，深埋液化液化 饱和松砂饱和松砂二、竖直和水平荷载下地基破坏形式二、竖直和水平荷载下地基破坏形式表面滑动表面滑动 水平力大水平力大深层滑动深层滑动 竖直荷载大竖直荷载大地基土可能的滑动方向地基土可能的滑动方向一、荷载沉降曲线、临塑荷载、极限荷

3、载一、荷载沉降曲线、临塑荷载、极限荷载pcrpupcr pu临塑荷载连续滑动面和极限荷载塑性区发展和临界荷载pcr pu地基土开始出现剪切地基土开始出现剪切破坏破坏s连续滑动连续滑动面面允许地基中有一定的塑性区，作为设计承载力允许地基中有一定的塑性区，作为设计承载力-地基中塑性区的发展 地基土中某一点应力状态：地基土中某一点应力状态： ， 极限平衡应力状态（塑性区）极限平衡应力状态（塑性区）sin23131ctgcDctgcDpz)2sin2sin(塑性区边界方程塑性区边界方程塑性区的最大深度Zmax 对应对应Zmax=0临塑荷载；临塑荷载； 对应对应Zmax=B/4，B/3临界荷载。临界荷载

4、。 Pcr p1/4, p1/3=N B /2+Nq d+Ncc（对于三个荷载，三个系数不同。）（对于三个荷载，三个系数不同。）各种临界荷载的承载力系数各种临界荷载的承载力系数 Pcr 1+ / ctg - /2+ ) (1-Nq )ctg 0 p1/4 1+ / ctg - /2+ ) (1-Nq )ctg (Nq-1)/2p1/3 1+ / ctg - /2+ ) (1-Nq )ctg 2(Nq-1)/31 1、极限平衡理论求地基极限承载力、极限平衡理论求地基极限承载力2 2、其他求极限承载力的方法、其他求极限承载力的方法主要内容：主要内容：1 1 极限状态极限状态结构或结构的一部分超过某

5、一特定状态结构或结构的一部分超过某一特定状态 而而不能满足设计规定的某一功能要求时不能满足设计规定的某一功能要求时 这一特定状态这一特定状态称为结构对于该功能的极限状态称为结构对于该功能的极限状态2 2 承载能力极限状态承载能力极限状态 一般是结构的内力超过其承载一般是结构的内力超过其承载能力能力3 3 正常使用极限状态正常使用极限状态 一般是以结构的变形、裂缝和一般是以结构的变形、裂缝和振动参数超过设计允许的限值为依据振动参数超过设计允许的限值为依据根据承载能力极限状态确定地基的承载力根据承载能力极限状态确定地基的承载力极限状态极限状态地基极限承载力地基极限承载力地基在发生剪切破坏时的荷载强

6、度地基在发生剪切破坏时的荷载强度一、地基承载力理论公式法一、地基承载力理论公式法（一）极限平衡理论（一）极限平衡理论1.平衡方程：平衡方程：2.极限平衡条件极限平衡条件3.假设与边界条件假设与边界条件（二）普朗特（二）普朗特-瑞斯纳承载力公式瑞斯纳承载力公式1.条形基础地基的滑裂面形状条形基础地基的滑裂面形状2.极限承载力极限承载力puD D平面问题的平衡方程平面问题的平衡方程xzxzz（1）0zxxzx（2）极限平衡条件极限平衡条件Sincctg23131（3） z zx x 1.1.普朗特普朗特( (Prandtl) )的基本假设的基本假设1 1）基础底面是绝对光滑的（）基础底面是绝对光滑

7、的（ ，保证，保证竖直荷载是主应力竖直荷载是主应力2 2）无重介质的假设：即在式（）无重介质的假设：即在式（1 1）中）中 =0=0根据公式（根据公式（1 1）、（）、（2 2）和（）和（3 3）以及边界条件，利）以及边界条件，利用塑性力学中的滑移线法可以求解条形基础的地用塑性力学中的滑移线法可以求解条形基础的地基承载力基承载力 P Pu uD DI I区区垂直应力垂直应力p pu u为大主应力，为大主应力，与水平方向夹角与水平方向夹角45452 2 =pu kapuPu区区水平方向为大主应力，水平方向为大主应力，与水平方向夹角与水平方向夹角4545 - - 2 2q= D作用在隔离体上的力：

8、作用在隔离体上的力：pu 、 D 、pa 、 pp 、c、R所有力对所有力对A A点力矩平衡点力矩平衡puR隔离体隔离体r0rApppaDcr0r 极限平衡第二区：极限平衡第二区：r=r0e tg区：过度区区：过度区aauaKcKpp2pppKcqKp22.2.极限承载力极限承载力p pu uctgNNtgeNCNDNpqctgqcqu) 1()245(2 其中其中Nq 、Nc为承载力系数为承载力系数二、其它半经验承载力公式二、其它半经验承载力公式（一）太沙基公式（一）太沙基公式（二）汉森公式（二）汉森公式（三）其它承载力公式（三）其它承载力公式（一）太沙基公式（一）太沙基公式1.1.基本条件

9、基本条件2.2.假设的滑裂面形状假设的滑裂面形状3.3.极限承载力公式极限承载力公式1.基本条件（1）考虑地基土的自重，基底土的重量）考虑地基土的自重，基底土的重量0（2）基底可以是粗糙的）基底可以是粗糙的（3）忽略基底以上部分土本身的阻力）忽略基底以上部分土本身的阻力,简化为上部均布荷载简化为上部均布荷载q= D2.2.假设的滑裂面形状假设的滑裂面形状被动区过渡区弹性核Ep=Ep1+Ep2+Ep3 Wp uB考虑弹性核的平衡考虑弹性核的平衡1 1. .当基底绝对粗糙时，夹当基底绝对粗糙时，夹角为角为 ；2. 2. 考虑刚性核的平衡：考虑刚性核的平衡：荷载：荷载：p p u u自重：自重：W

10、W粘聚力：粘聚力：C C被动土压力：被动土压力：E Ep pEp1：土体自重土体自重E Ep2p2：滑裂面上粘聚力：滑裂面上粘聚力E Ep3 p3 ：侧向荷载：侧向荷载qcuqNcNNBp2232221coscos1cos2pqpcpkNtgkNktgN其中：太沙基公式中的承载力因数太沙基公式中的承载力因数 N N 、N Nq q、N Nc c查图查图8-108-10，以，以 为变量为变量比比普朗特普朗特- -瑞斯纳瑞斯纳承载力公式偏大，因承载力公式偏大，因为考虑了基底摩擦和土体自重为考虑了基底摩擦和土体自重极限承载力的三部分极限承载力的三部分qcqNcNNB2滑动土体自重产生的抗力滑动土体自

11、重产生的抗力滑裂面上的粘聚力产生的抗力滑裂面上的粘聚力产生的抗力侧荷载侧荷载 D D产生的产生的抗抗力力（1 1） 影响滑裂面形状的大小，承载力因数影响滑裂面形状的大小，承载力因数的大小。滑动土体的体积的大小。滑动土体的体积, , q q的分布范围的分布范围, , 滑滑裂面的大小。裂面的大小。(2) (2) 宽度宽度B B增加为增加为2 2B,B,滑动体体积增加为原滑动体体积增加为原来的来的2 22 2倍倍( (提供的抗力提供的抗力),),由此增加的承载力由此增加的承载力增加为原来的增加为原来的2 2倍倍.(.( BNBN /2/2线性增加）线性增加）B B增加，增加，q q的分布面积线性增加

12、，的分布面积线性增加，qNqNq q不变。不变。B B增加，滑裂面面积线性增加，增加，滑裂面面积线性增加， cNcNc c不变不变（3 3）qNqNq,q,与侧面荷载大小，和荷载分布与侧面荷载大小，和荷载分布范围有关范围有关- -滑裂面形状有关。滑裂面形状滑裂面形状有关。滑裂面形状与与 有关。有关。 N Nq q是是 的函数的函数(4) (4) cNcNc c与粘聚力，和滑裂面长度有关、与粘聚力，和滑裂面长度有关、滑裂面形状有关。滑裂面形状有关。滑裂面形状与滑裂面形状与 有关。有关。 N Nc c是是 的函数的函数第五节第五节 地基的容许承载力地基的容许承载力和地基承载力特征值和地基承载力特征值容许承载力容许承载力f f f pu / Fs s s极限承载力和容许承载力的区别极限承载力和容