第八章 地基承载力
地基承载力专题知识讲座
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第三节：地基旳应力计算：
对于宽度为b旳条形基础，地基中一点旳应力如下：
1、自重应力。
在地基承载力计算时，自重应力简化为各向同性，
大小为：
σ1z＝ σ 3z＝ γz+ γ0d 2、地基中附加应力σ’1 ，σ’ 3
σ’1 ＝ p0 σ’3 π
2
第二节：地基旳剪切破坏发展过程：
1、现场载荷试验得P-S曲线：
1、剪切变形发展三个阶段：
压密变形阶段(oa)、 局部剪损阶段(ab) 整体剪切破坏阶段＜b后来)。
2、两个界线荷载：
1） 临塑荷载Pcr 标志着地基土从压密阶段
进入局部剪损阶段。当荷载 不大于这一界线荷载时，地 基内各点土体均未到达极限 平衡状态，塑性区最大深为0。
二、其求解措施：
一般有两种：①根据土旳极限平衡理论和已知边界条 件，计算出土中各点达极限平衡时旳应力及滑动方向， 求得基底权限承载力；②经过基础模型试验，研究地 基旳滑动面形状并进行简化，根据滑动土体旳静力平 衡条件求得极限承载力。因为推导时旳假定条件不同， 所得极限承载力旳计算公式也就不同．
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（一）普朗德尔公式（忽视土旳重度）：
假如zmax =0 ,则表达地基中将要出现但还未出现 塑性变形区，其相应旳荷裁即为临塑荷载pcr。所以， 在上式中令zmax =0 ，可得临塑荷载旳体现式为：
pcr Nqr0d Ncc
可用此值作为地基设计承载力。
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二、临界荷载p1/4或p1/3旳计算：
工程实践表白，虽然地基发生局部剪切破坏，只 要塑性区范围不超出某一程度，如，对于条形基础， 只要zmax控制在基础宽度旳1/4或1/3,相应旳荷载用 p1/4或p1/3表达，地基仍处于稳定态。 令zmax ＝1/3b,得： 令zmax ＝1/4b,得：
地基承载力
容许承载力的确定： 以学习内容
临塑荷载Pcr
临界荷载P1/4、P1/3
普朗特公式
极限荷载Pu
太沙基公式
汉森公式
问题：如何确定容许承载力？
容许承载力[p]的确定方法
1、通过公式计算 (1) 要求较高：[p] = pcr (2) 一般情况：[p] = p1/4 [p]= p1/3
中心荷载
偏心荷载
普朗特公式：K=1.5~3.0
z
(2 sin 2 )
3
2β
1
• 合力
1,3
设k0 =1.0
M
x
p D
(2 sin 2 ) D z） （
1,3
p D
(2 sin 2 ) ( D z )
• 极限平衡条件：
1 3 tan (45 ) 2c tan(45 )
2
2
2
将1， 3的解代入极限平衡条件，得到：
p D sin 2 c z ( 2 ) D sin tan
p D sin 2 c z ( 2 ) D sin tan
由z与β的单值关系可求出z的极值
cos 2 dz p D 2 1 0 d sin
3、冲剪破坏 松软地基，埋深较大；基础近 乎竖直刺入土中，如曲线 C
1 整体剪切破坏 2 局部剪切破坏
3 冲剪破坏
软粘土上的密砂
地基的冲剪破坏
按塑性开展区深度确定地基容许承载力
(条形基础)
• 自重应力
B
p q = D
s1=（D+ z） s3=k0 (D+ z)
第八章 地基承载力-lsj
按地基载荷试验确定（最可靠）
浅层平板载荷试验
(一)p-s曲线“陡降型”
低压缩性土
中、高压缩性土
地基变形的三个阶段 pcr a pu p a.线性变形阶段
0
oa段，荷载小，主要产生压缩变形，荷载与沉降 关系接近于直线，土中τ＜τf,地基处于弹性平 衡状态 ab段，荷载增加，荷载与沉降关系呈曲线，地基 中局部产生剪切破坏，出现塑性变形区
Q Qc Q f ps A A
2.侧壁摩阻力Qf
原位试验确定地基承载力
钻杆 器头
三、标准贯入试验法
方法介绍：
贯入 器身
试验时，先行钻孔，再把上端接有钻杆 的标准贯入器放至孔底，然后用质量为 63.5kg的锤，以76cm的高度自由下落将 贯入器先击入土中15cm，然后测继续打 30cm的所需要锤击数，该击数称为标准 贯入击数 建立标准贯入击数与地基承载力之间的 对应关系，可以得到相应标准贯入击数 下的地基承载力
第三节 浅基础地基极限承载力
基底完全粗糙
Pu 2 Pp cos( ) 2C W 1 2 Pp cos( ) cbtg b 2tg 4
(1) r=0, c=0, q 引起的 Ppq (2) r=0, q=0, c 引起的 Ppc (3) q=0, c=0, r 引起的 Ppr
2 2
p d sin 2 c z ( 2 ) d sin tg
塑性区的边界方程
第二节 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力
2 ) d sin tg dz p d cos 2 ( 2) 0 d sin zmax p d
r0 滑动区Ⅱ的边界de(或de1)为对数螺旋曲线，其曲线方程为 r r0e ， 为起 始始矢径( r0 ad a1d )；滑动区Ⅲ的边界ef(或e1f1)为直线并与水平面成 (. 0 2) 角。 45 （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
第8章 地基承载力
第8章 地基承载力8.1 概述地基承载力是指地基土单位面积上所能承受荷载的能力，以kPa 计。
一般用地基承载力特征值来表述。
《建筑地基基础设计规范》（GB5001－2001）规定，地基承载力的特征值是指由载荷试验测定的地基土压力压力变形曲线线性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。
一般认为地基承载力可分为允许承载力和极限承载力。
允许承载力是指地基土允许承受荷载的能力，极限承载力是地基土发生剪切破坏而失去整体稳定时的基底最小压力。
确定地基承载力的方法有载荷试验法、理论计算法、规范查表法、经验估算法等许多种。
单一一种方法估算出的地基承载力的值为承载力的基本值，基本值经标准数理统计后可得地基承载力的标准值，经过对承载力标准值进行修正则得到承载力设计值。
在工程设计中为了保证地基土不发生剪切破坏而失去稳定，同时也为使建筑物不致因基础产生过大的沉降和差异沉降，而影响其正常使用，必须限制建筑物基础底面的压力，使其不得超过地基的承载力设计值。
因此，确定地基承载力是工程实践中迫切需要解决的问题。
8.2地基的破坏模式8.2.1现场载荷试验我们可以通过现场载荷试验或室内模型试验来研究地基承载力。
现场载荷试验是在要测定的地基上放置一块模拟基础的载荷板，见图8-8所示。
载荷板的尺寸较实际基础为小，一般约为0.25～1.0m 2。
然后在载荷板上逐级施加荷载，同时测定在各级荷载下载荷板的沉降量及周围土的位移情况，直到地基土破坏失稳为止。
线如图8-9所示。
8.2.21)(1) 密区Ⅰ (见图关系(见图8-9图8-6a 大，故p- s 线a 。
基中。
(2)曲线如图8-9中的曲线b 所示，曲线也有一个转折点，但不象整体剪切破坏那么明显。
局部剪切破坏常发生于中等密实砂土中。
(3)刺入剪切破坏 其特征是，在基础下没有明显的连续滑动面，随着荷载的增加，基础随着土层发生压缩变形而下沉，当荷载继续增加，基础周围附近土体发生竖向剪切破坏，使基础刺入土中，如图8-6c 。
第8章 地基承载力
器靴
返回
§8.5 按《地基规范》确定地基承载力
一、按抗剪强度指标确定地基承载力
二、按工程经验确定地基承载力
返回
一、按抗剪强度指标确定地基承载力
1.抗剪强度指标标准值ck、k
a.根据室内n组三轴试验结果， 计算土性指标的平均值、标 准差和变异系数。 b.计算内摩擦角和粘聚力的 统计修正系数ψφ 、ψc 。 c.计算内摩擦角和粘聚力的 标准值。 平均值
对于均质地基、基础底面完全光滑，受中心倾斜荷载作用
汉森公式:
式中：
pu 1/ 2bN S d i g b 0dNq Sq dqiq gqbq cNc Sc dcic gcbc
Sr、Sq、Sc ——基础的形状系数 ir、iq、ic ——荷载倾斜系数 dr、dq、dc ——深度修正系数 gr、gq、gc ——地面倾斜系数 br、bq、bc ——基底倾斜系数 Nr、Nq、Nc ——承载力系数
说明：相关系数均可以有相关公式进行计算。
返回
§ 8.4
按原位测试成果确定地基承载力
一、载荷试验法 二、静力触探试验法 三、标准贯入试验法
返回
一、载荷试验法
平衡架 p-s曲线确定地基承 载力特征值: 1.p-s曲线有明确的 比例界限时，取比例界限 所对应的荷载值。 2.极限荷载能确定， 且值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.不能按上述两点确 定时，取s/b=0.01～0.015 对应荷载值；但值不应大 于最大加载量的一半。 返回
d——基础埋置深度(m)，从室外地面标高计算。
m——基础底面以上土的加权重度，地下水位以下取浮重度。
b ——基础地面宽度，大于6m时，按6m取值，对于砂土小于
《地基承载力》课件
地基维修与改进
研究地基维修和改进的方法， 如地基馈送和基本完美排水。
地基承载力的发展与前景展望
回顾地基承载力的发展历程，展望未来地基承载力研究的可能方向和创新。
介绍地基加固方法的研 究进展，如灌注桩和土 钉墙。
2 调查与设计优化
分析地基承载力调查的 方法和优化方案设计的 重要性。
3 与结构耐久性的关
系
探讨地基承载力与建筑 物结构耐久性之间的关 联。
地基承载力的实际案例分析
工程案例
通过实际工程案例，展示地基 承载力计算在实践中的应用。
提高承载力的措施
探索提高地基承载力的方法， 如土壤固化和地基加固。
《地基承载力》PPT课件
了解地基承载力的概述和重要性。探讨各种地基承载力定义的差异以及影响 地基承载力的因素。介绍土壤的物理、力学特性。
地基承载力的试验与分析
地基承载力试验
介绍常见的地基承载力试 验方法，如压缩试验和剪 切试验。
细观结构分析
探讨细观结构层析理论， 揭示地基承载力与土壤微 观结构的关系。
地基承载力问题分析与解决
1
实例分析
以实际案例分析土地基承载力的计算和问题解决，包括不同土壤类型和建筑物特 点。
2
水下土地基承载力
探讨水下土地基承载力的特殊问题和解决方法。
3
施工中应注意问题
总结在地基施工过程中应注意的地基承载力相关问题，如地基沉降和土壤侧移。
地基承载力的优化与改进
1 地基加固方法研究
地基承载力计算
介绍地基承载力计算的基 础知识和常用方法。
不同类别地基承载力计算方法
桩基承载力计算
表层土地基承载力计算
讨论使用不同方法计算桩基承 载力，如经验公式和数值模拟。
地基承载力
第8章 地基承载力一、教学目标1．熟悉地基剪切破坏的基本形式及其特点 2．了解极限平衡区发展规律3．理解临塑荷载及极限荷载的定义4．了解确定地基承载力的各种理论公式方法 5．了解载荷试验、静力触探试验和标贯试验原理 6．掌握按上述原位试验确定地基承载力二、能力培养要求1．了解确定地基承载力的各种理论公式方法2．能够根据原位试验和室内土工试验成果确定地基承载力。
3．能够按地基规范确定地基承载力三、教学内容设计及安排第一节 概述8.1 概述【基本内容】 进行地基基础设计时，地基必须满足⎩⎨⎧力之内该在地基所允许的承载—建筑物的基底压力应—稳定要求变形要求 持力层剪切破坏的形式⎪⎩⎪⎨⎧←←←软土或松砂冲剪破坏软土或松砂局部剪切破坏土坚硬或密实压缩性低的整体剪切破坏1地基发生整体剪切破坏的过程和特征可从静载荷试验的P ～S 曲线分析得出。
P ～S 曲线中：oa 段——线性变形阶段，a 点对应荷载——P cr ，地基处在弹性平衡状态；ab 段——弹塑性变形阶段，b 点对应荷载——P u ，基础边沿首先达到极限平衡状态，随着基底压力P 的增大，塑性区（剪切破坏区）的范围逐渐扩大；当P 达到P u 时，地基土塑性区连成一片，基础急速下沉，侧边地基土向上隆起。
bc 段——整体剪切破坏阶段确定地基承载力的方法⎪⎩⎪⎨⎧理论公式法规范查表法原位试验第二节 按极限平衡区发展范围确定地基承载力一、极限平衡区的发展按塑性区开展深度确定地基容许承载力的方法就是将地基中的剪切破坏区限制在某一范围时，视地基土能承受多大的基底压力，该压力即为要求的容许承载力。
理论基础⎩⎨⎧平衡条件利用强度理论建立极限应力应用弹性理论计算附加 上图为一条形基础承受中心荷载，基底压力为p 。
按弹性理论可以导出地基内任一点M2处的大小主应力的计算公式为21σσ＝）（0sin 0ββπ±p假设原有自重应力σz ＝σx ＝γz 。
地基中M 点除上述由荷载产生的地基附加应力外，还收到自重应力γ（d ＋z ）的作用。
第八章 地基承载力
pu = 5.14c + γ m D
5、地基滑动的影响宽度和最大深度 B p D F’ A I A’ r0 ψ II III E F
r
C
地基滑动在基础一侧的的影响宽度即AF 或 F 地基滑动在基础一侧的的影响宽度即AF’或A’F， AF
0 2 tan AF ' = B tan 45 + e 2
地基极限承载力
I 区 极限平衡 垂直应力p 为大主应力， 垂直应力 u为大主应力， 左右直线边界与水平方 向夹角45°+ 向夹角 °+ /2
A
Pu
A’
I
σ1=pu σ3 = kapu
C
地基极限承载力
III 区
A’
q =γmD III
F
极限平衡 水平方向应力为大主应 力，左右直线边界与水 平方向夹角45° 平方向夹角 °- φ/2
石头和粘土
岩石
地基破坏形式
在软粘土上的 密砂地基的冲 剪破坏
地基破坏形式
1、竖直荷载下地基破坏的形式 、
密实砂土，坚硬粘土，浅埋 整体破坏 局部剪切破坏 土质较软 软粘土，深埋 冲剪破坏 饱和松砂 液化
地基破坏形式
1964年日本新泻地震引起的大面积地基液化 年日本新泻地震引起的大面积地基液化
地基破坏形式
2
即得到汉森地基极限承载力公式。 即得到汉森地基极限承载力公式。
地基极限承载力 4、饱和软粘土地基的极限承载力 对饱和软粘土， =0， 对饱和软粘土， =0，应用洛比达法则求承载力系数 或查表6.3.1得 =1） =5.14） =0）， ），则 或查表6.3.1得，Nq （=1）, Nc（=5.14） , Nγ（=0），则 6.3.1
第八章：地基破坏形式和地基承载力
第八章：地基破坏形式和地基承载力地基破坏形式：一、地基变形三个阶段：1.弹性压密阶段，图中o-a 的段；2.塑性变形阶段，图中a-b 的段；3.破坏阶段二、地基的破坏形式1.整体剪切破坏——荷载作用下，荷载较小时，基础下形成一三角形压密区，随同基础压入土中，这时的p ～s 曲线呈直线关系，随荷载增加，压密区挤向两侧，基础边缘土中首先产生塑性区，随荷载增大，塑性区逐渐扩大、逐步形成连续的滑动面，最后滑动面贯通整个基底，并发展到地面，基底两侧土体隆起，基础下沉或倾斜而破坏。
整体剪切破坏常发生于浅埋基础下的密实砂土或密实粘土中。
2.刺入式剪切破坏——软土（松砂或软粘土）中，随荷载的增加，基础下土层发生压缩变形，基础随之下沉；荷载继续增加，基础周围的土体发生竖向剪切破坏，使基础沉入土中。
其p ～s 曲线没有明显的转折点。
3.局部剪切破坏——类似于整体剪切破坏，但土中塑性区仅发展到一定范围便停止，基础两侧的土体虽然隆起，但不如整体剪切破坏明显，常发生于中密土层中。
其p ～s 曲线也有一个转折点，但不如整体剪切破坏明显，过了转折点后，沉降较前一段明显增大，弹性阶段末期对应的基底压力记为pcr ，相当于材料力学的比例极限。
浅基础地基的临塑荷载、临界荷载一、临塑荷载、临界荷载地基中将要出现而尚未出现塑性区时的基底压力称为浅基础地基的临塑荷载，记为p cr 控制塑性区最大深度为某一定值时的基底压力。
如取塑性区的最大深度Zmax=b/4，则相对应的临界荷载记为p 1/4。
二、塑性区边界方程)2sin 2(13ααπσ⋅±⋅=o p )2sin 2(1ααπγσ⋅+⋅⋅-=d p m Zd m ⋅+⋅+γγ)2sin 2(3ααπγσ⋅-⋅⋅-=d p mp2Z b设M 点已经达到极限平衡状，则M 点处的大、小主应力应满足极限平衡关系式，将前述的大、小主应力计算式代即：求Z 的最大值 得驻点：cos2.α=sin ϕ 2α=π/2-ϕ, 令Z max =0p=p cr 。
地基承载力
地基承载力地基承载力是指土壤或岩石基底能够承受的最大荷载。
它是建筑工程的重要设计参数，对于确保结构的安全稳定起着关键作用。
本文将介绍地基承载力的概念、影响因素以及如何进行地基承载力计算与提高地基承载力的方法。
一、地基承载力的概念地基承载力是指基础结构通过地基传递给地下土壤或岩石的荷载。
地基承载力的大小取决于土壤或岩石的强度特性以及地下水位、土层的厚度和互层条件等因素。
地基承载力的计算可以通过工程地质勘探和室内试验得出。
二、影响地基承载力的因素1. 土壤类型：不同类型的土壤有不同的承载力。
一般来说，砂土的承载力较高，黏土和填土的承载力较低。
岩石的承载力取决于其种类和结构特性。
2. 土壤含水量：土壤中的水分对承载力有重要影响。
含水量高的土壤会降低承载力，因为水分充满了土壤颗粒之间的空隙，减弱了土壤的黏聚力。
3. 土层的厚度和层理：土层的厚度越大，承载力越高。
而土层之间的互层条件也会影响承载力，如土层之间存在水平的层理面，会减小承载力。
4. 地下水位：地下水位的变化会对地基承载力产生一定影响。
一般来说，当地下水位升高时，地基的承载力会降低，因为水分会引起土壤流动，导致土体稳定性降低。
5. 地震和风荷载：地震和风荷载也是影响地基承载力的重要因素。
地震和风荷载会给土壤和基础结构带来巨大的动荷载，需要考虑其对地基承载力的影响。
三、地基承载力的计算方法地基承载力的计算可以采用几种不同的方法，常用的有极限平衡法、变形平衡法和数值模拟分析等。
其中，极限平衡法是最常用的方法之一，它利用土壤的强度特性和静力平衡条件，通过对土体力学性质和基础结构荷载进行分析计算地基承载力。
四、提高地基承载力的方法提高地基承载力可以通过以下几种方法实现：1. 土壤改良：采用土壤改良技术可以改变土壤的物理和力学特性，从而提高它的承载力。
常见的土壤改良方法包括振动加固、土体固化和土混凝土桩等。
2. 选址优化：在设计阶段，合理选择建筑物的选址可以减少地基承载力的要求。
第八章 地基承载力
第八章 地基承载力第一节 概述地基承受建筑物荷载的作用后，内部应力发生变化。
一方面附加应力引起地基内土体的变形，造成建筑物沉降。
另一方面，引起地基内土体的剪应力增加。
当某一点的剪应力达到土的抗剪强度时，这一点的土就处于极限平衡状态。
若土体中某一区域内各点都达到极限平衡状态，就形成极限平衡区，或称为塑性区；如荷载继续增大，地基内极限平衡区的发展范围随之不断增大，局部的塑性区发展成连续贯穿到地表的整体滑动面。
这时，基础下一部分土体将沿滑动面产生整体滑动，称为地基失去稳定。
如果这种情况发生，建筑物将发生严重的塌陷、倾倒等灾害性的破坏（图8-1）。
地基承受荷载的能力称为地基承载力。
地基承载力分为两种：一种称为极限承载力，它是指地基即将丧失稳定性时的承载力。
另一种称为容许承载力，它是指地基稳定有足够的安全度并且变形控制在建筑物容许范围内时的承载力。
影响地基极限承载力的因素很多，它与地基土的性质以及基础的埋置深度、宽度、形状有关。
容许承载力则还与建筑物的结构特性等因素有关。
本章把地基土当成理想的弹塑性体。
当土体中应力小于破坏应力时，或者是应力状态达到极限平衡条件之前，土为线弹性体；而在达到破坏应力后，或达到极限平衡条件后，则当成理想的塑性体。
第二节 地基的变形和失稳一、临塑荷载P cr 和极限承载力P u地基从开始发生变形到失去稳定（即破坏）的发展过程，可用现场载荷试验进行研究。
由载荷试验测得的p-S 曲线可以分成顺序发生的三个阶段（图8-2a ）：即压密变形阶段（Oa ）、局部剪损阶段ab 和整体剪切破坏阶段（b 以后）。
三个阶段之间存在着两个界限荷载。
第一个界限荷载标志着地基土从压密阶段进入局部剪损阶段。
当荷载小于这一界限荷载时，地基内各点土体均未达到极限平衡状态。
当荷载大于这一界限荷载时，直接位于基础下的局部土体，通常是基础边缘下的土体，首先达到极限平衡状态，于是地基内开始出现弹性区和塑性区同时并存。
土力学系列地基承载力实用PPT
建筑地基基础设计规范》（自学）
于是可绘出塑性区边界（见图）。
建筑地基基础设计规范》（自学）
8，c=10kPa， =20 。
静力触探法：间接测定承载力，但结果比较可靠
注意：Nq、Nc等均为承载力系数，与内摩擦角有关
由于IP=22 17,持力层不透水, 对 0求导数，令其为零：
1采用饱2和重度：
载荷板的尺寸较实际基础小;
出b、现如塑果性为区偏。心或倾斜荷地载面，应倾进斜行修修正正。
水位以下w=32％，GS=2. c、粘聚力c产生的抗力。 墨西哥某宫殿，左部分建于1709年； a、假定为条形基础(l/b 10)，属平面应变问题。 可通过现场载荷试验或室内模型试验研究 （3）临塑荷载、临界荷载： a、假定为条形基础(l/b 10)，属平面应变问题。
始建于1173年，60米高荷。 载倾斜修正
关于地基极限承载力的讨论
以Terzaghi公式为例：pu
N
1 2
b
Nq
q Nc c
（1）地基极限承载力由三部分抗力组成
a、土体重度 产生的抗力； b、基础两侧均布荷载q产生的抗力； c、粘聚力c产生的抗力。
（2）N、Nq和Nc随值的增大而增大。 （3）对于无粘性土，埋置深度对承载力有重要作用。
整体剪切破坏
相邻建筑物施工引起的原有建筑物的局部倾斜
考虑基底以上土的抗剪强度
1
地基承载力安全系数为 K=pu/pcr=3.
而 2采用基底以上土的加权重度（ 2=18.
沉降增长率随荷载增大而增加。
由力矩平衡条件，对点a取矩为零，得：
根据表8-5，用内插法得 0=201.
不同地区、行业有不同规范！
[ ]= 0+k1 1(b 2)+k2 2(h 3)
第8章 地基承载力-1
k pg cos( y ) 1 Ng tgy ( 1) 2 cos cosy
承载力系数Nc、Nq、Ng是在基底粗糙的条件下得到的，其中弹性楔 体边界ab(或a1b1)与水平面的夹角y为未定值。为此，太沙基对下述两 种情况作出了解答。
1) 假定基底完全粗糙
此时可设弹性楔体边界ab(或 a1b1)与水平面的夹角Y ，如图 86(b)所示。于是可得到承载力系 数Nc、Nq、Ng的计算式如式(811) 所示(p350)。
弹性楔体受力状态
Pp
B 1 ( ck qk gBtgk pg ) pc pq 2 2 cos 4
(8-9)
经过一系列数学上的整理，即可得到地基极限承载力的公式为
qu
Qu 1 cN c qN q gBN g B 2
(8-10)
其中，承载力系数Nc、Nq、Ng为 2y ) tg cos( y ) 3 N c tgy [e 2 (1 sin ) 1] cosy sin 2y ) tg cos( y ) (3 2 Nq e tg (45 ) cosy 2
堆载
平台
主 梁
千斤顶
百分表
荷载板
载荷试验法-堆载平台系统
工字钢
锚具 钢板 反力梁 支墩 承压板
千斤顶
基准梁 钢绞线
锚桩
载荷试验法-锚桩反力梁系统
建筑物基础设计时必须满足下列二个基本条件：
• 建筑物基础在荷载作用下可能产生的最大沉降量或沉 降差，应该在该种建筑物所允许的范国之内；(第四章已 叙述了) • 作用于建筑物基础底面的压力，应该小于或等于地基 的允许承载力。
f spk 1 m ( n 1) f sk 1 0.087 ( 3 1) 120 140.9kPa
第八章地基承载力-PPT精选.ppt
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
第一节 概述
1、地基承载力的概念
2、如何满足地基设计的条件？
承载力？ 变形？ 3、确定承载力的三种方法
载荷试验 理论公式计算 经验方法（规范表格法）
建筑物地基设计的基本要求
第四节 地基极限承载力
主要内容：
1、极限平衡理论求地基极限承载力 2、其他求极限承载力的方法
地基极限承载力
地基在发生剪切破坏时的荷载强度
极限状态
1 极限状态结构或结构的一部分超过某一特定状态 而 不能满足设计规定的某一功能要求时 这一特定状态称 为结构对于该功能的极限状态 2 承载能力极限状态 一般是结构的内力超过其承载能 力 3 正常使用极限状态 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
深度宽度修正的特征值
1.基本条件
（1）考虑地基土的自重，基底土的重量 0
（2）基底可以是粗糙的
（3）忽略基底以上部分土本身的阻力,简 化为上部均布荷载q= D
2.假设的滑裂面形状
被动区
过渡区
弹性核
考虑弹性核的平衡
B
1.当基底绝对粗糙时，夹
角为；
pu2.Leabharlann 考虑刚性核的平衡：荷载：p u
自重：W
W
粘聚力：C
被动土压力：Ep
容许承载力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pu 地基达到完全剪 切破坏时的荷载
• 容许承载力f 同时满足强度和 变形要求的荷载
承载力的特征值fak
第八章 地基承载力
上式中令Zmax=0 式中： d — 基础埋置深度 g — 基底水平面以上土的容重，在地下水位以下取浮重度 c — 土的凝聚力 f — 土的内摩擦角，弧度
三 、临界荷载
地下水位 地基容许承载 讨论：应力集中问题 弹性力解决塑性问题。 自重应力： 附加应力（布辛斯克解） 则M点的应力 M点位于极限平衡区边界，M点应力应满足于极限平衡条件 当代入前式，解出
整体剪切 局部剪切 冲剪（刺入剪切） 密砂、硬粘土 一般粘性土、中密砂 软粘土、松砂
一 、地基破坏的型式（1）
对照分析一下载荷试验 曲线和破坏型式。 1、整体剪切破坏。地基中出现与地面连通的连续滑动面，压力沉降的关系如曲线所示，当达到一定值后沉降急剧增加，在这一段为线性关系，曲线上有一明显的拐点，这就是破坏点，在密砂，硬粘土中发生。
第八章 地基承载力
概述（１）
地基主要由变形和强度两个方面的条件控制，变形问题第四章已讲，沉降计算和允许沉降量，强度也详细的分析和讨论了，但是强度问题在实际土建工程中如何反映，如何应用，可以归结于地基的承载能力问题，地基的稳定性问题。 地基承受建筑物传来的荷载，使地基中的应力和应力状态发生变化，当这种应力变化使地基中某一点的剪应力等于抗剪强度时，这点就达到极限平衡状态。
现在讨论一下极限平衡区的产生和发展及其计算。
P
S
c
0
a
b
从前面的曲线1可以看出，oa段曲线为直线，土体处于线弹性阶段，在ab段，为非线性关系，说明土体已有塑性变形发生这样在一不定范围内，应力达到极限平衡的区域称为极限平衡区，bc段发生剪切破坏，现在主要是研究一下ab段，什么时间到达b点开始出现塑性，什么时候到达c点，出现整体破坏，以便防备。
二、太沙基公式：（4）
土力学第八章地基承载力2010
3
1 3
sin
1 3 2c ctg
z p m d (sin 2 2 ) 1 (c cot q)
sin
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第二节 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力
塑性区的边界方程
z p m d (sin 2 2 ) 1 (c cot q)
第一节 概述 Introduction 局部剪切破坏 冲剪破坏
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第一节 概述 Introduction
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 地基承载力确定方法： 1、理论公式计算； 2、根据土的性质指标查规范（如建筑地基基础设计规范） ； 3、由现场荷载试验或静力触探等原位试验确定； 4、当地经验法
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滑动破 坏
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中北大学土木工程系
2.1 概述
建筑物地基设计的基本要求：
稳定要求：荷载小于承载力（抗力）
地基承载力
与土的强度有关
变形要求：变形小于设计允许值 S[S]
沉降计算（分层总和法） 与土的压缩性有关
10月17日装了31822t 谷 物时， •1小时竖向沉降达 30.5cm •24小时倾斜26°53ˊ •西端下沉7.32m
东端上抬1.52m •上部钢混筒仓完好无损
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第一节 概述 Introduction
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水泥仓地基的整体破坏
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?
2
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2c
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? fu ?tan 2 ? ? 2c tan ?
M2
?
1 8
fu b 2
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cb2
tan ?
4
?（3）eg面上力的力矩
eg M3 ? ep ?eg ? 2
ep ? qK p ? 2c K p
α= β
β
? 各力对a1点的力矩： ? （1）0a1面上力的力矩
M1 ?
fu
? oa1
? oa1 2
?
bb
fu
? 2
? 4
?
1 8
fu b 2
?（2）0d面上力的力矩
ob M2 ? ea ?ob ? 2 ob ? b tan ?
2
ea ? fu ?Ka ? 2c Ka
?
fu
?tan 2 ???
cN c
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 。
地下水位在滑动面与基底之间
b d
h1
地下水位在滑动面与基底之间
? ? ?h1 ? ? '(b ? h1) ? ? '? h1 (? ? ? ?)
b
b
fu
?
1 2
?bN?
?
?dNq
?
cNc
地下水位在基底与地面之间
zmax ? [ z] 稳定没有保证
荷载与塑性区开展深度关系：
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??
?
p?
??zmax ctg? ? ? ? ?
?
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c???ctg??c?tg??
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2
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2 ??
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记
? Nq ? 1? ctg? ? ? ? ?
2
Nc
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? ?ctg? ctg? ? ? ?
b
h2
d
地下水位在基底与地面之间
? ? ?h2 ? ? '(d ? h2 ) ? ? '? h2 (? ? ? ?)
d
d
fu
?
1 2
?
?bN?
?
?dNq
?
cNc
第3节 浅基础地基极限承载力
? 极限承载力fu ? 容许承载力fa=fu/Fs ? 浅基础 d≤b ? 深基础 d>b
一、普朗特尔极限承载力公式
第8章 地基承载力
主要内容
? 概述 ? 按塑性开展区深度确定地基承载力 ? 浅基础地基极限承载力 ? 规范方法确定地基承载力 ? 地基承载力的应用－浅基础设计
概述
（三）地基破坏症状
地基土沉降变形
建筑物基础沉降和沉降差
变形要求
概述 （三） 地基破坏症状 比萨斜塔
始建于 1173 年， 60米高。 1271 年 建成，平均沉降 2 米，最大沉降 4米。 倾斜5.5?，顶部 偏心2.1米
概 述 （四）对地基的要求：
（1）强度要求：不破坏，荷载小于承载力。 （2）变形要求：不产生过大沉降、差异沉降，变 形小于设计允许值。 （3） 稳定性要求：不倾倒、滑动。
大型建筑物往往是由变形控制设计 小型建筑物往往由承载力控制设计
概述
地基承载力包括两种含义：
?①地基容许承载力 :地基在不产生剪切破坏且不 产生过大沉降的前提下，地基土体所能承受的 最大基底应力。 《公路桥涵地基与基础设计规 范》 ?（《建筑地基基础设计规范》中称为地基承载 力特征值或标准值 ）
?
2
实际应用时，通常规定塑性区开展深度，视 其能承受多大的基底压力，来判别地基稳定 性.
zmax ? 0
zmax
?
1b 3
1
zmax
?
b 4
fcr ? ?dNq ? cN c
f1
3
?
1 3
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?
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?dNq
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cN c
f1
4
?
1 4
?bN?
?
?
?dNq
?
cN c
普遍形式
fp
?
1 2
?bN
?
? ?dN q ?
?②地基极限承载力:是地基土发生剪切破坏而失
去整体稳定时的基底最小应力。
地基中剪切破坏的型式有
? 整体剪切破坏 ? 局部剪切破坏 ? 冲剪破坏
? 整体剪切破坏
临塑荷载
o
Pcr fu
P
极限荷载
a
b
S
? 局部剪切破坏
静荷载曲线没有明显的直线段，地基破坏的曲线也 不呈现整体剪切破坏那样的明显的陡降。当基底压 力达到一定数值即相应的极限荷载时，基础两侧微 微隆起，然而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
随着荷载的增加，基础出现持续下沉，主要因为 地基土的较大压缩以至于基础呈现连续刺入。地 基不出现连续滑动面，基础侧面地面不出现隆起， 因而基础边缘下的地基垂直剪切破坏
? 地基的破坏形式，主要与地基土的性质尤 其是与压缩性质有关。
? 较坚硬或密实的土，具有较低的压缩性， 通常呈现整体剪切破坏.
?
2
)
塑性区的边界方程
z ? p ? ?d (sin 2? ? 2? ) ? c ? d
?? sin?
? tan ?
dz ? p ? ?d (cos 2? ? 2) ? 0 d? ?? sin?
2? ? ? ? ?
2
zmax
?
p ? ?d (ctg? ??
? ? ??)?
2
?
c
tg?
?d
zmax ? [z] 稳定
? 软弱粘土或松砂土地基，具有中高压缩性， 常常呈现局部剪切破坏或者冲剪破坏。
概述
（五）确定地基承载力的方法
? 规范法 ：
《公路桥涵地基与基础设计规范》 JTJ024-85 ； JTJD63-2007
《建筑地基基础设计规范》 GB50007-2002
? 载荷试验法：
现场载荷板试验、触探验等；
? 理论公式法： ? 经验类比法
差异沉降
概述
（三）地基破坏症状
荷载过大超过地基承载力
地基产生滑动破坏
强度要求 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滑动破坏。
? 解答思路: 依据弹性理论求出地基任意点自重应 力和附加应力的表达式，再应用极限平衡条件推 求塑性区边界方程，从而通过限定塑性开展区的 最大深度获得地基承载力公式。
? ? 1 ? p ? ?d (2 ? ? sin 2 ? )
?? 3
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1
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3tan 2 (45
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2
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2c
tan(45
?
反压重物
反力梁
千斤顶 百分表
基准梁
荷载板
现场载荷试验
千 斤 顶
荷载板
第2节 按塑性区开展深度确定地基的容许承 载力
? 假定条件: 地基为均质半无限体，将地基中的剪 切破坏区即塑性开展区限制在一定范围内。
? 允许塑性区有一定的开展范围 ,又保证地基最大限 度的安全 ,承担结构荷载时的基底压力确定地基的 设计承载力