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第八章地基承载力极限平衡区(塑性区):地基中土体达到极限平衡状态的区域。苏州虎丘斜塔地基的容许承载力:地基能够安全工作(具有足够的安全度且变形控制在容许范围内)时的承载力。§8.2地基的变形和失稳特性现场载荷试验载荷试验成果临塑荷载Pcr:地基中将要但尚未出现塑性时作用在基础上的荷载(基底附加压力)极限荷载Pu:地基中出现贯穿至地面的连续滑动面、地基发生失稳破坏时的荷载(基底附加压力)(2)局部剪切破坏从作用P开始,P与S之间就为非线性变化,没有明显的拐点,且随P的增加,变形加速发展,总变形量很大。但直至地基破坏,基础变形仍然不会出现急剧增加的现象。该种破坏的P-S曲线如图8-3(a)中曲线a,地基中塑性区见图8-3(c)。出现情况:土质较软或基础埋深较大(3)冲剪破坏P-S曲线与局部剪切破坏时类似,但变形发展速率更快,沉降很大,载荷板几乎垂直下切入土中,两侧土体无明显隆起。该种破坏的P-S曲线如图8-3(a)中曲线c,地基中塑性区见图8-3(d)。出现情况:软粘土,深埋基础2.倾斜荷载下地基破坏的形式及判别(3)表层滑动与深层滑动的判别§8.3极限平衡理论求地基的极限荷载Pu基本方程(平面问题):二、无重介质地基极限承载力的普朗特(Prandtl)公式I区(即图8-8中的等腰∆ABC):主动土压力区该区AB面上作用垂直应力pu为大主应力σ1,与水平方向夹角(452)Ⅲ区(即图8-8中的等腰∆AEF):被动土压力区该区Eg面上作用水平方向为大主应力σ1,与水平方向夹角(45-2)Ⅱ区(即图8-8中的ACE区):过度区曲线边界CE为对数螺旋线r=r0exp(tan)。其中r0为AC的长度。两侧受力如左下图示。Nq和Nc称为承载力系数,仅与内摩擦角φ有关。如第六章所述,饱和软粘土不固结不排水剪(即排水条件差、施工速度快)的φ=0。将其代入Nq和NC计算公式中有Nq=1,NC=π+2=5.14,pu=5.14c。对土8-13所示的条形分布倾斜荷载,地基极限承载力的垂直分量puv为puv=qNq+cNc+γxNγ(8-21)式中:x-计算点的位置(见图8-13)Nq、Nc、Nγ-极限承载力系数,仅与φ有关,而且是的单调增加函数,可查表8-2。从式(8-21)puv=qNq+cNc+γxNγ可见:在基础中心(x=0)处puv为pu0=qNq+cNc在基础边缘(x=B)处puv为puB=qNq+cNc+γBNγ地基的垂直平均极限承载力puv=(pu0+puB)/2=qNq+cNc+0.5γBNγ(8-25)上式即为地基极限承载力最为通用的表达式。所有不同方法推导出的表达式均可用式(8-25)表示,差别仅在承载力系数的数值不同而已。极限承载力的水平分量Pup为Pup=puvtanδ(8-22)式中:δ为荷载的倾斜角。四、影响地基极限承载力2.地基土的重度γγ越大或地基越密实,承载力越大。3.地基土的粘聚力cc越大或地基越密实,承载力越大。4.基础宽度B对软粘土,B对承载力影响不大;对其它土,B越大,承载力越高。5.基础埋深D埋深D越大,承载力越高。但较大的埋深可能使施工不便,也可能不经济。6.荷载作用的方向荷载越倾斜,承载力越低;垂直荷载时承载力最大.§8.5地基的容许承载力2.地基的容(允)许承载力同时满足上述两种极限状态的基底压力。3.影响地基容许承载力的主要因素◇地基土的性质◇基础的形式、埋深、宽度◇建筑物的容许变形4.工程设计中容许承载力的确定方法由于影响地基容许承载力的因素较多,难于确切确定。故工程设计中采用的方法是:(1)首先在地基满足稳定性要求的前提下,初定容许承载力。方法1:将极限承载力pu除以安全系数K(K=2~3)后,作为地基的容许承载力方法2:将地基中极限平衡区的发展范围控制在不超过某一界限时的基底压力作为地基的容许承载力方法3:根据工程经验确定地基的容许承载力(如规范中给出的承载力表)(2)根据地基满足稳定性要求初定的地基容许承载力设计基础,然后再进行变形验算。若变形满足要求,则这时的基底压力就是地基的容许承载力。p=pcr~pu2.临塑荷载pcr计算公式的推导2.地基中的自重应力上式即为塑性区边界的方程。塑性区的现状类似“桔瓣”。6.临塑荷载pcr和临界荷载p1/3及p1/4临塑荷载pcr和临界荷载p1/3及p1/4也可以表示为与极限荷载pu相同的形式。即三、利用地基规范承载力表确定地基容许承载力(二)地基承载力的几种形式(三)“建筑地基基础设计规范GBJ-89”承载力表格◇表8-4、8-5、8-11、8-12、8-13给出的是承载力标准值fk◇表8-6至表8-10给出的是承载力标准值f0ηB、ηd-相应于基础宽度B和埋深D的承载力