[分享]地基土承载力与强度指标的关系

发表于2018-10-08     1317人浏览     1人跟帖     总热度:200  

按抗剪强度c、j来确定承载力计算公式是一个比较困难的问题。由于各种理论计算公式都建立在一定假定的基础上,有些假定与实际完全不符合,故其使用范围都有一定局限性。当前规范推荐的是塑性荷载p1/4计算公式,同时以载荷试验结果修正,以使其接近实际。
先上规范:
建筑地基基础设计规范 GB50007-2011 > 5 地基计算 > 5.2 承载力计算
5.2.5 当偏心距e小于或等于0.033倍基础底面宽度时,根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值可按下式计算,并应满足变形要求:
ƒa=Mbγb+Mdγmd+Mcck [5.2.5]
我们先来看看条形基础临塑荷载与临界荷载计算。
临塑荷载: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。
地基土承载力与强度指标的关系_1
(a)轴心均布荷载下土中应力

地基土承载力与强度指标的关系_2
(b)轴心荷载下土体极限状态模型试验 
图 临塑荷载计算简图
计算简图如图 。
自重应力:地基土承载力与强度指标的关系_3
附加应力:地基土承载力与强度指标的关系_4
设k0 =1.0,则合力地基土承载力与强度指标的关系_5
极限平衡条件:地基土承载力与强度指标的关系_6
将s1 、s3的解代入极限平衡条件,得到:地基土承载力与强度指标的关系_7
由z与a的单值关系可求出z的极值
地基土承载力与强度指标的关系_8
地基土承载力与强度指标的关系_9,则临塑荷载地基土承载力与强度指标的关系_10
地基土承载力与强度指标的关系_11

地基土承载力与强度指标的关系_12:基底下一倍短边宽深度内土的内摩擦角标准值
b:基底宽度,大于6m按6m取值,对于砂土小于3m按3m取值 
ck:基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值
地基土承载力与强度指标的关系_13
地基土承载力与强度指标的关系_14
请务必注意:表中()是理论解;旁边的是根据试验做的修正值。
使用公式时应注意的问题:
(1)公式来源于条形基础,但用于矩形基础时是偏于安全的。由于理论公式是按均布荷载推导,因此荷载偏心不宜过大,一般规定偏心距e<0.033B,这在独栋住宅结构中较易满足。
(2)公式推导中假定k0 =1.0使问题得以简化;计算临界荷载p1/4 , p1/3时土中已出现塑性区,为避免实际承载力与计算承载力差别过大,利用已有载荷试验进行核算。
地基土承载力与强度指标的关系_15
表中所列数值,地基土承载力与强度指标的关系_16=18°~29°,c=20~85kPa,由载荷试验得到的承载力为170~600kPa,基本包含了黏性土承载力范围。当D=1.0m,B=1.5m时,公式计算的塑性荷载与载荷试验一致。
(3)对于砂类土的承载力,内聚力c为零,其承载力大小取决于砂土的内摩擦角,由于塑性荷载理论公式中Mb值随内摩擦角增加变化较小,当基础宽度较小,埋深较浅时,塑性荷载比载荷试验比例界限压力值偏低较多。例如,当地基土承载力与强度指标的关系_17=40°,基础宽度为1m,埋深1m时,p1/4 =266kPa,而载荷试验则大于400kPa。因此根据载荷试验数据,将地基土承载力与强度指标的关系_18=24°~40°,对应的Mb调整为0.8~5.8,提高系数为1.11~2.35。
(4)基础宽度b较大时,公式计算值较经验值偏大,因此规定b>6m时取b=6m计算。
(5)基础宽度b较小时,公式计算值较经验值偏小,对于砂土尤其偏小过大,因此规定对于砂土b<3m时取b=3m计算。
(6)地基土承载力与强度指标的关系_19=0时b的变化对p1/4 、p1/3没有影响,即承载力没有宽度修正。
我们反复强调“概念为先,机理为本”。大家结合这段解释再看《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第5.2.5条,就能理解更深刻了吧。

来源于:岩土联盟
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