第五章土的抗剪强度与地基承载力讲课文档.ppt

5.6.5影响极限荷载的因素1、地基的破坏形式⑴地基整体滑动破坏当地基土良好或中等，上部荷载超过地基极限荷载Pu时，地基中塑性变形区扩展连成整体，发生整体滑动破坏。滑动面的形状：若地基中有较弱的夹层，则必然沿着弱夹层滑动；若为均匀地基，则滑动面为曲面；⑵地基局部剪切破坏当基础埋深大、加荷率快时，因基础旁侧荷载q=γd大，阻止地基整体滑动破坏，使地基发生基础底部局部剪切破坏。⑶地基冲切破坏若地基为松砂或软土，在外荷作用下地基产生大量沉降，基础竖向切入土中，发生冲切剪切破坏。第28页，共41页。5.6.5影响极限荷载的因素2、地基土的指标地基土的ф，c，γ越大，则极限荷载p相应也越大。⑴土的内摩擦角ф越大，即tg(45°＋ф/2)越大，则承载力系数Nγ、Nc、Nq都大，故极限荷载值就越大。⑵土的粘聚力如地基土的粘聚力c增加，则极限荷载一般公式中的第二项增大，即Pu增大。⑶土的重度若地基土的重度γ增大时，极限荷载公式中的第一、第二两项增大，即Pu增大。如松砂地基采用强历法压密，使γ增大（同时ф也增大）则极限荷载增大，即地基承载力增大。这是地基处理方法之一。第29页，共41页。3、基础设计的尺寸工程中，遇到地基承载力不够用，相差不多时，可在基础设计中加大基底宽度和基础埋深来解决，不必加固地基。⑴基础宽度基础设计宽度b加大时，地基极限荷载公式第一项增大，即Pu增大。但在饱和土地基中，b增大后对Pu几乎没有影响，这是因为饱和软土地基内摩擦角ф＝0，则承载力系数Nγ＝0，无论b增大多少，Pu的第一项均为零。⑵基础埋深当基础埋深d加大时，则基础旁侧荷载q=γd增加，即极限荷载公式第三项增加，因而Pu也增大。第30页，共41页。第1页，共41页。优选第五章土的抗剪强度与地基承载力第2页，共41页。5.6.1地基的极限荷载概念1、定义——地基在外荷作用下产生的应力达到极限平衡时的荷载。在P—S曲线b点所对应的荷载Pu，称为地基的极限荷载。2、极限荷载计算公式⑴太沙基公式适用于条形基础、方形基础和圆形基础。⑵斯凯普顿公式适用于饱和软土地基，内摩擦角ф＝0的浅基础。⑶汉森公式适用于倾斜荷载的情况。(普朗德尔公式、魏斯克公式、梅耶霍夫公式)5.6地基的极限荷载第3页，共41页。5.6.1地基的极限荷载概念2、极限荷载计算公式现以最简单的情况推导地基极限荷载的一般计算公式。Pu=γbNγ+cNc+qNq(4.37)Pu--地基极限荷载，kPa;γ--基底以下地基土的天然重度，kN/m3;c--基底以下地基土的粘聚力，kPa;q--基础旁侧荷载，基础埋深范围土的自重压力γd,kPa；Nγ、Nc、Nq----地基承载力系数，均为tgα=tg(45°＋ф/2)的函数。可直接计算或查有关图表确定。Pu=γbNγ+cNc+qNq(4.37)公式推导如下：按条形基础承受均匀荷载情况，基础宽度为b，基础埋深d,地基土的天然重度γ，内摩擦角ф，粘聚力c。以基础底面为计算地面，并假定：第4页，共41页。5.6.1地基的极限荷载概念2、极限荷载计算公式①地基滑裂面形状为折线AC＋CE。滑裂面AC与大主应面即基础底面之夹角α＝45°＋ф/2；②基础埋深范围土的自重压力q=γd，视为基础两边的旁侧荷载；③滑裂体土重γZ＝γbtgα，平分作用于滑裂体上、下两面，各为1/2γbtgα。第5页，共41页。5.6.1地基的极限荷载概念2、极限荷载计算公式在pu作用下Ⅰ区首先滑动，然后推动右侧的Ⅱ区滑动。在Ⅰ区：σ1Ⅰ为竖向应力，σ3Ⅰ为水平应力。在Ⅱ区：σ1Ⅱ为水平应力，σ3Ⅱ为竖向应力。第6页，共41页。5.6.1地基的极限荷载概念2、极限荷载计算公式Ⅱ区的极限平衡条件：(4.11)式中σ1——最大主应力，即σ1Ⅱ，未知；σ3——最小主应力，即σ3Ⅱ，σ3Ⅱ=q+(γbtgα)/2；α——滑裂面AC与基础底面的夹角，45°+φ/2。代入(4.11)可得：(4.38)σ3Ⅱ第7页，共41页。5.6.1地基的极限荷载概念2、极限荷载计算公式I区的极限平衡条件：(4.11)σ1——最大主应力，即σ1Ⅰ，其值为pu+γbtgα/2；σ3——最小主应力，即σ3Ⅰ，σ3Ⅰ=σ1Ⅱ；σ1Ⅰσ3Ⅰ=σ1Ⅱ第8页，共41页。5.6.1地基的极限荷载概念2、极限荷载计算公式故即(4.37)式中Nγ——承载力系数，Nγ=tg5α-t