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第 8 章地基承载力. 建筑物基础沉降和沉降差. 地基土沉降变形. 变形要求. 荷载过大超过 地基承载力. 地基产生滑动破坏. 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 而使地基产生剪切破坏. 建筑物地基设计的基本要求. 1 )稳定要求:. 2 )变形要求:. 地基承载力:. 地基在不破坏、不产生过大沉降的前提下能够承受的荷载的大小。. 地基中剪切破坏的型式有.
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建筑物基础沉降和沉降差 地基土沉降变形 变形要求
荷载过大超过 地基承载力 地基产生滑动破坏 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 而使地基产生剪切破坏
建筑物地基设计的基本要求 1)稳定要求: 2)变形要求: 地基承载力: 地基在不破坏、不产生过大沉降的前提下能够承受的荷载的大小。
地基中剪切破坏的型式有 1.整体破坏 临塑荷载 pcr pu P o 极限荷载 a b S pcr 临塑荷载 pu 极限荷载
2.局部剪切 3.冲剪破坏 2.局部剪切 松软地基,埋深较大;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。 3.冲剪破坏 松软地基,埋深较大;荷载 几乎垂直下切,两侧无土体隆起。
办公楼外墙 水泥仓地基整体破坏 黄粘土 蓝粘土 地基土可能的滑动方向 岩石 石头和粘土
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: 理论公式计算; 根据土的性质指标查规范; (如建筑地基基础设计规范) 由现场荷载试验或静力触探等原位试验确定
临塑荷载 pcr pu o P 极限荷载 a b S 按塑性区开展深度确定地基的承载力 临塑荷载 pcr 极限荷载 pu 将地基中的剪切破坏区限制在某一范围, 视地基土能够承受多大的压力,该压力 即为容许承载力(临界荷载p1/4、 p1/3)。
pcr pu pcr pcr~ p1/3 地基土开始出现剪切破坏 连续滑动面 pu s 临塑荷载 塑性区发展 和临界荷载 连续滑动面 和极限荷载
临塑荷载 pcr p1/4、 p1/3 临界荷载 1902年由密歇尔(Michell)给出的弹性力学解答: 塑性区最大范围 稳定 稳定没有保证 塑性区开展深度容许值 荷载与塑性区开展深度关系:
当 一般认为,对中心受压基础,塑性区最大深度控制在基础宽度 的1/4;对偏心受压基础,宜控制在基础宽度的1/3; 第一项为基底以下持力层土容重;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。
例:某建筑物采用柱下独立基础。基础底面长度为3m,宽度为2.4m,承受中心荷载。基础埋深2.2m。地基土分为三层例:某建筑物采用柱下独立基础。基础底面长度为3m,宽度为2.4m,承受中心荷载。基础埋深2.2m。地基土分为三层 第一层:人工填土γ1=18.6kN/m3, 第二层:粘土 γ2=19.8kN/m3, φ2=220,c2=26kPa。 第三层:粉质粘土 γ3=16.2kN/m3, φ3=150,c3=15kPa。 求地基的临塑荷载和临界荷载 P 地面 1m 填土 d=2.2m 粘土 5.8m 解:求临塑荷载 根据持力层粘土φ查表 粉质粘土 6.2m
例:某建筑物采用柱下独立基础。基础底面长度为3m,宽度为2.4m,承受中心荷载。基础埋深2.2m。地基土分为三层例:某建筑物采用柱下独立基础。基础底面长度为3m,宽度为2.4m,承受中心荷载。基础埋深2.2m。地基土分为三层 第一层:人工填土γ1=18.6kN/m3, 第二层:粘土 γ2=19.8kN/m3, φ2=220,c2=26kPa。 第三层:粉质粘土 γ3=16.2kN/m3, φ3=150,c3=15kPa。 求地基的临塑荷载和临界荷载 P 地面 1m 填土 d=2.2m 粘土 5.8m 解:求临界荷载 根据持力层粘土φ查表 粉质粘土 6.2m
例. 所谓临界荷载,就是指 (A) 地基持力层将出现塑性区时的荷载 (B) 持力层中出现连续滑动面时的荷载 (C) 持力层中出现某一允许大小塑性区时的荷载 例. 粘性土(c0,0)地基上,有两个宽度不同埋置深 度相同的条形基础,则 (A) 宽度大的临塑荷载大 (B) 宽度小的临塑荷载大 (C) 两个基础的临塑荷载一样大
例 :某基础基底压力等于临塑荷载pcr时,其地基塑性变 形区的最大深度为 (A) 0 (B) 基础宽度的1/4 (C) 基础宽度的1/3 例: 载荷试验的曲线形态上,从线性关系开始变成非 线性关系时的界限荷载称为 (A) 允许荷载 (B) 临界荷载 (C) 临塑荷载
6.3太沙基极限承载力 B 实际地面 p d F B E C 假定:(1)地基土是均匀,各向同性的介质,即认为基底下土 的容重不等于零,而切具有 的材料。 (2)基础底面粗糙,即基础底面与土之间有摩擦力存在。 (3)基底以上两侧土体为均布荷载q= 0d
假设的滑裂面形状 被动区 过渡区 刚性核
Ⅰ Ⅲ Ⅱ mD D 滑动区Ⅰ位于基础底面下,是弹性压密区 滑动区Ⅱ为对数螺旋曲线 ,是过渡区 滑动区Ⅲ 为朗肯被动区,滑动面为为平面,呈等腰三角形 直线与水平面成角。
1.条形基础 可根据内摩擦角查图6.7求得三个系数 滑动土体自重产生的抗力 滑裂面上的粘聚力产生的抗力 侧荷载0d产生的抗力 若土体为松软土,三个系数查图6.7中的虚线
qNq 0d 极限承载力pu的组成 BN /2 cNc
地基承载力设计值f 的确定办法: f = Pcr ① 要求较高: f = P1/4或 P1/3 ② 一般情况下: ③ 用极限荷载计算: f = Pu / Fs Fs---安全系数
例:某混合结构办公楼采用条形基础。基础底面宽度为2.0m,基础埋深1.5m。地基土体γ=18.5kN/m3, φ=200,c=22kPa。 建筑物安全系数取1.5。求地基极限荷载与地基承载力? 解:根据φ=200 查图(6.5.2)得 地基极限荷载 地基承载力
千斤顶 荷载板 规范中设计承载力的确定 1. 静载荷试验确定地基承载力特征值 fa=fak+b(b-3)+dm(d-0.5) fak :静载荷试验确定的承载力-特征值(标准值) fa :深宽修正后的承载力特征值(设计值) b小于等于3m时取3m,大于6m时取6m
千斤顶 荷载板 现场载荷试验
荷载沉降曲线 S • 地基破坏的判定 pcr pu (1)明显侧向挤出或发生裂纹 (2)荷载增量很小,沉降急剧增加, (3)某级荷载增量下,24小时内沉降不能稳定
例. 假定条形均布荷载,当达到极限荷载时,地基中 的滑动土体可分成三个区,哪个区是被动区。 (A) Ⅰ (B) Ⅱ (C) Ⅲ 例. 根据载荷试验确定地基承载力时,p~s曲线开始 不再保持线性关系时,表示地基土处的状态。 (A) 弹性 (B) 整体破坏 (C) 局部剪切
例. 所谓地基的极限承载力是指 (A) 地基的变形达到上部结构极限状态时的承载力 (B) 地基中形成连续滑动面时的承载力 (C) 地基中开始出现塑性区时的承载力 例. 在粘性土地基上有一条形刚性基础,基础宽度为b, 在上部荷载作用下,基底持力层内最先出现塑性区 的位置为 (A) 条基中心线下 (B) 离中心线b/3 处 (C) 条基边缘处
总 结 1.建筑物地基设计的基本要求 1)稳定要求: 2)变形要求: 2 地基中剪切破坏的型式有 • 整体破坏 曲线开始近直线,随后沉降陡增,两侧土体隆起。
局部剪切 松软地基,埋深较大;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 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
3、地基承载力类型 临塑荷载 pcr 地基土弹性变形结束,塑性变形将要开始时地基所承受的荷载 极限荷载 pu 地基土塑性变形延展成连通的滑动面时地基所能承受的最大荷载 p1/4、 p1/3 临界荷载 将地基中的剪切破坏区限制在某一范围,视地基土能够承受多大的压力,该压力即为容许承载力(临界荷载)。
可根据内摩擦角查表求得三个系数 滑动土体自重产生的抗力 滑裂面上的粘聚力产生的抗力 侧荷载d产生的抗力