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地基极限承载力理论

2020-04-09 21:01

研究分析地基能够承受的最大荷载的理论。地基的极限承载力可采用现场荷载试验或理论分析确定。

浅基础地基极限承载力的理论计算,通常采用极限平衡法,按平面应变问题假定地基破坏时,土体沿着某个假定滑动面滑动。如图所示,假定的滑动面一般由主动区Ⅰ的直线(AC),辐射区Ⅱ的曲线(CD),以及被动区Ⅲ的直线(DE)组成。不考虑土重影响(γ=0)时,CD为对数螺线,在纯黏土(φ=0)中则为圆弧。按照上法得出条形基础下地基近似的极限承载力(qf)为

浅基础承载力计算简图

式中,Nc、Nq和Nγ为承载力因素;c为土的黏聚力;γ为土的容重;Df为基础埋置深度;B为基础宽度。此式即著名的太沙基(K.Terzaghi)公式。如考虑基础形状、荷重倾斜、基底倾斜、地面倾斜、覆盖层强度,以及土的压缩性可能引起的局部剪切或冲剪的影响,则式(1)等号右边3项还需要分别乘以相应的校正系数。

深基础的极限荷载可用K.太沙基和佩克(R.B.Peck)提出的简化公式计算:

式中,Qp为基础底面承载力,其计算方法与浅基础承载力相似;As为基础侧壁总面积;f为单位面积上的摩擦力和附着力(在黏性土中,f=cα;在砂土中,f=0.5K0γDftanδ。其中:α为黏土抗剪强度(c)的折减系数;K0为静止侧压力系数;δ为土与基础面之间的摩擦角)。当深度超过20B时,Qp和f不再随深度增大而变为常数。

将极限承载力除以安全系数,即可得到地基容许承载力(或地基承载力基本值)。安全系数与许多因素有关,诸如建筑物种类、特性和级别、地质条件、勘探详细程度、地区经验、地基土抗剪强度的试验方法以及设计荷载的组合等。20世纪60年代后提出一种“分项安全系数”的方法。即先将土的抗剪强度除以强度安全系数,以计算地基承载力,再将承载力除以荷载系数,即为容许承载力,采用这种“分项安全系数”法,有利于在确定地基承载力时采用数学统计和可靠度理论。

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