土力学土力学 PhD PhD H B XiaoH B Xiao Prof Prof 主讲 萧宏彬 同济 大 学 TongjiUniversity Soil mechanics 9 2 浅基础的地基破坏模式 The failure pattern of shallow foundation 第九章 地基承载力 Chapter 9 The bearing capacity of soil foundation 9 3 地基临界荷载 The critical load of soil foundation 9 1 概述 Introduction 9 4 地基极限承载力 The ultimate bearing capacity of soil foundation 8 5 地基容许承载力和地基承载力特征值 The allowable soil bearing capacity and the characteristic value of bearing capacity of soil foundation 9 1 概述 Introduction 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 变形要求 变形小于设计允许值 S S 与土的强度有关 与土的压缩性有关 地基承载力地基承载力 沉降计算 分层总和法 沉降计算 分层总和法 第九章 地基承载力 The bearing capacity of soil foundation 加拿大特朗斯康谷仓 事故 1913年9月装谷物 10月17 日装了31822 谷物时 1小时竖向沉降达30 5cm 24小时倾斜26 53 西端下沉7 32m 东端上抬1 52m 上部钢混筒仓完好无损 概况 长59 4m 宽23 5m 高31 0m 共65个圆筒仓 钢混筏板基础 厚61cm 埋深3 66m 1911年动工 1913年完工 自重20000T 第九章 地基承载力 The bearing capacity of soil foundation 9 1 概述 Introduction 在粘土地基上的某谷仓地基破坏情况 第九章 地基承载力 The bearing capacity of soil foundation 9 1 概述 Introduction 1940年在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆 第九章 地基承载力 The bearing capacity of soil foundation 9 1 概述 Introduction 水泥仓地基的整体破坏 第九章 地基承载力 The bearing capacity of soil foundation 9 1 概述 Introduction 1 承载力的概念 地基承受荷载的能力 数值上用地基单位面积 上所能承受的荷载来表示 地基承受荷载的极限能力 数值上等于地基所 能承受的最大荷载 保留足够安全储备 且满足一定变形要求的承 载力 也即能够保证建筑物正常使用所要求的 地基承载力 3 容许承载力 承载力设计值 特征值 第九章 地基承载力 The bearing capacity of soil foundation 9 1 概述 Introduction Bearing capacity 2 极限承载力Ultimate bearing capacity allowable bearing capacity the characteristic value of bearing capacity 1 原位试验法 通过现场直接试验确定承载力的方 法 载荷试验法 标贯法 旁压法等 2 理论公式法 根据土的抗剪强度指标计算的理论 公式确定承载力 4 当地经验法 基于地区的使用经验 进行 类比判断确定承载力的方法 3 规范表格法 根据室内试验指标 现场测试 指标等 通过查规范所列表格得到承载力的方法 第九章 地基承载力 The bearing capacity of soil foundation 9 1 概述 Introduction 4 承载力的确定方法 The determination of bearing capacity 1 2 3 S P 0 比 例 界 限 极 限 荷 载 PcrPu 阶段1 弹性段阶段2 局部塑性区 阶段3 完全破坏段 P S曲线 临 塑 荷 载 9 2 浅基础的破坏形式 一 三种破坏形式 第九章 地基承载力 The bearing capacity of soil foundation The failure pattern of shallow foundation 3 冲剪破坏 1 整体破坏 土质坚实 基 础埋深浅 曲 线开始近直线 随后沉降陡 增 两侧土体 隆起 2 局部剪切破坏 松软地基 埋深较大 曲线开始就是非线性 没有明显的骤降段 松软地基 埋深较大 荷载板几乎是垂直下切 两侧无土体隆起 P S 123 第九章 地基承载力 The bearing capacity of soil foundation The failure pattern of shallow foundation 9 2 浅基础的破坏形式 1 3 2 1 整体剪切破坏 2 局部剪切破坏 3 冲剪破坏 第九章 地基承载力 The bearing capacity of soil foundation The failure pattern of shallow foundation 9 2 浅基础的破坏形式 二 影响因素 1 地基土条件 如种类 密度 含水率 压 缩性 抗剪强度等 2 基础条件 如形式 埋深 尺寸等 压缩性高的土 容易发生冲切破坏 压缩性低的土 容易发生整体剪切破坏 砂土地基的破坏模式 第九章 地基承载力 The bearing capacity of soil foundation The failure pattern of shallow foundation 9 2 浅基础的破坏形式 一 应力状态的三个阶段 1 压缩阶段 2 剪切阶段 3 隆起阶段 1 2 3 S P 0 比 例 界 限 极 限 荷 载 PcrPu 临 塑 荷 载 塑性变形阶段 基础两侧底边缘剪应力 达到抗剪强度 处于塑性极限平衡状态 直线变形阶段 压力与变形间基本呈线 性关系 应力处于弹性平衡状态 塑性流动阶段 塑性变形区贯通 两侧 土体隆起 此时变形不是土的压缩引起 而是土的塑性流动引起 9 3 地基临界荷载 第九章 地基承载力 The bearing capacity of soil foundation The critical load of soil foundation 临塑荷载 2 局部塑性区 1 弹性阶段 地基处于弹性阶段与局部塑性阶段界限状 态时对应的荷载 此时地基中任一点都未 达到塑性状态 但即将达到 土力学 第238页 9 3 地基临界荷载 The critical load of soil foundation 第九章 地基承载力 The bearing capacity of soil foundation 9 3 地基临界荷载 The critical load of soil foundation 第九章 地基承载力 The bearing capacity of soil foundation 二 临塑荷载The critical edge pressure 9 3 地基临界荷载 The critical load of soil foundation 第九章 地基承载力 The bearing capacity of soil foundation 二 临塑荷载The critical edge pressure 第九章 地基承载力 9 3 地基临界荷载 二 临塑荷载The critical edge pressure 第九章 地基承载力 9 3 地基临界荷载 二 临塑荷载The critical edge pressure 第九章 地基承载力 9 3 地基临界荷载 The critical pressure Plastic loads 第九章 地基承载力 9 4 地基极限承载力 The ultimate bearing capacity of soil foundation 一 太沙基极限承载力理论 K Terzaghi s ultimate bearing capacity theory 第九章 地基承载力 9 4 地基极限承载力 一 太沙基极限承载力理论 K Terzaghi s ultimate bearing capacity theory 一 k terzaghi极限承载力理论 K Terzaghi s ultimate bearing capacity theory 第九章 地基承载力 9 4 地基极限承载力 一 k terzaghi极限承载力理论 K Terzaghi s ultimate bearing capacity theory 第九章 地基承载力 9 4 地基极限承载力 L Prandtl s ultimate bearing capacity theory 第九章 地基承载力 9 4 地基极限承载力 二 普朗特尔的极限承载力理论 L Prandtl s ultimate bearing capacity theory 二 L Prandtl 极限承载力理论 第九章 地基承载力 9 4 地基极限承载力 Vesic s ultimate bearing capacity theory 第九章 地基承载力 9 4 地基极限承载力 三 魏锡克的极限承载力理论 Bearing capacity of shallow foundation when local shear failure is take place 四 局部剪切破坏时浅基础的地基承载力 第九章 地基承载力 9 4 地基极限承载力 Comparison of bearing capacity formula of foundation 第九章 地基承载力 9 4 地基极限承载力 五 地基承载力公式比较 六 讨论 Discussion 3 公式来源于条形基础 但用于矩形 基础时是偏于安全的 1 公式推导中假定k0 1 0与实际不符 但使问题得以简化 2 计算临界荷载p1 4 p1 3时土中已出 现塑性区 此时仍按弹性理论计算 土中应力 在理论上是矛盾的 第九章 地基承载力 9 4 地基极限承载力 The ultimate bearing capacity of soil foundation B d 增大 p1 4 p1 3增大 c 增大 外因 内因 临界荷载 pcr 0 dNq cNc 临塑荷载 B的变化对pcr 没有影响 特例 0时B的变化 对p1 4 p1 3没有影响 六 讨论 Discussion 第九章 地基承载力 9 4 地基极限承载力 The ultimate bearing capacity of soil foundation 七 极限承载力的影响因素 一般公式 B d 增大 Pu增大 c 增大 外因 内因 第九章 地基承载力 9 4 地基极限承载力 The ultimate bearing capacity of soil foundation 饱和软粘土地基 0 条形基础下 特例 B的变化 对Pu没有影响 七 极限承载力的影响因素 第九章 地基承载力 9 4 地基极限承载力 The ultimate bearing capacity of soil foundation 9 5 地基容许承载力和地基承载力特征值 极限承载力 承载力 容许承载力 承载力特征值 设计值 通常所说的承载力指容许承载力 第九章 地基承载力 The ultimate bearing capacity of soil foundation The allowable soil bearing capacity and th