2-2 浅基础设计的基本原理——地基承载力
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浅谈浅基础地基承载力的确定摘要:地基承载力是土力学的三大经典问题之一。
天然地基承载力是岩土工程勘察文件中不可缺少的一个内容,也是天然地基浅基础设计的基本依据。
在承受基础以及上部建筑物的所有荷载作用下,地基中的应力状态会发生改变。
一方面附加应力引起地基内土体变形,导致建筑物沉降,另一方面,当土中一点的某一面上的剪应力等于该点地基土的抗剪强度时,该点就达到极限平衡,发生剪切破坏。
在确定地基承载力时,必须满足上述两个条件,即变形与强度两个指标同时满足规范允许值,才能达到规范对建筑物地基承载力的要求。
关键词:地基承载力;原位试验;临塑荷载;临界荷载;极限承载力;静止侧压力系数。
1.1 浅基础地基承载力概述地基承载力问题是土力学中的一个重要的研究课题,其目的是为了掌握地基的承载规律,发挥地基的承载能力,通过合理确定地基承载力确保地基不致因荷载作用而发生剪切破坏,产生过大变形而影响建筑物或土工建筑物的正常使用。
为此,地基基础设计一般都限制基底压力最大不超过地基容许承载力。
地基承载力计算方法的合理确定,对工程的经济性和安全性影响极大。
在规范中涉猎了五个不同的承载力概念:地基容许承载力、地基承载力基本值、地基承载力标准值、地基承载力设计值和地基承载力特征值。
地基容许承载力([f]):在保证地基稳定性和建筑物的沉降量不超过容许值的的条件下,地基土体所能承受的最大压力;地基承载力基本值(f0):根据土的室内试验或原位测试物理力学指标的平均值,按经验公式计算或查经验表格得到,相当于标准基础宽度和深度时的地基容许承载力值;地基承载力标准值(fk):考虑了土性指标变异影响后,相当于标准基础宽度和埋深时地基容许承载力代表值,可通过承载力基本值乘以回归修正系数得到,也可通过野外鉴别结果、标准贯入试验、轻便触探试验锤击数查表获得;地基承载力设计值(f):地基承载力标准值经基础宽度和埋深修正后的值,或直接用地基强度指标按承载力理论公式计算得到的地基承载力。
简述浅基础地基承载力的计算理论及方法1 地基承载力的理论计算方法1.1根据刚塑性理论确定的极限承载力地基极限承载力理论公式首先是由朗肯于1857年提出的,Prandtl(1920)和Reissner(1924)根据塑性理论,导出了刚性基础压入无重力土中的滑动面形状及其相应的承载力公式.不少学者在Pran<="" p="">1. 2 根据弹塑性理论确定的承载力根据弹塑性理论,埋深为 D 的条形基础地基中任意点M 的应力,由计算点以上土层自重引起的应力和基底附加压力引起的应力两部分叠加组成. 当M 点的应力达到极限平衡状态时,该点的应力满足MohrCoulomb 强度条件. 通过分析即可得容许塑性区最大深度Zmax处的承载力计算公式. 当土的物理力学指标已知,地基承载力就取决于塑性区容许开展的深度Zmax及基础埋深 D. 若允许地基中塑性区开展深度达1/ 4基础宽度B,令Zmax= 1/ 4B ,则PV 4= Mb+ MdVDD +MCC . 目前,我国勘察设计规范中多采用其作为地基允许承载力的计算公式. 需要指出的是,在推导公式过程中,假定土的自重应力在各个方向相等(即η = 1),由于M 点的自重应力在各个方向实际上是不等的,因此严格地讲,以上两项在M 点处产生的应力在数值上是不能叠加的,这是此理论公式在推导过程中最大的不足之处. 另外,在临塑荷载的推导中采用弹性力学的解答,对于已出现塑性区的塑性变形阶段,该公式的推导是不够严格的[ 2]。
1. 3 总应力法确定地基承载力土体稳定分析成果的可靠性在很大程度上决定于对抗剪强度试验方法和强度指标的正确选择. 抗剪强度总应力法是用试验方法模拟原位土体的工作条件,其依据有以下两个公式在地基土的承载力计算中,若建筑物的施工速度快,地基土的性大,透水性小,排水差,宜采用不排水强度指标进行计算,以确保工程安全. 在不排水试验中φu= 0,将其代入 A. S. Vesic 公式计算得地基极限承载力[ 3]:P u= 5. 14c + q.. 2 软土地基承载力计算中应考虑的问题2. 1 考虑变形的地基承载力的确定承载力极限状态是在刚塑性或弹塑性假定的基础上推导出来的一系列计算公式,在推导过程中未考虑变形. 将地基强度与变形割裂开来考虑,不仅是目前我国在地基承载力理论上存在的缺陷,而且也是工程设计施工中经常出现事故的原因之一. 从表面上看,浅基础地基承载力的设计似乎比深基础容易,由于土体是一种非均匀各向异性的介质,其土性非常复杂,很难用单一的土体本构关系来精确地确定地基土的地基承载力. 在软土地区以变形为控制因素来决定地基承载力设计应是解决问题的途径之一.。
基础工程之二浅基础设计浅基础是基础工程中的一种常用设计,适用于土层较浅、荷载较轻的情况。
与深基础相比,浅基础具有施工简单、经济高效的优点,因此在建筑物、桥梁、道路等工程中被广泛采用。
本文将介绍浅基础设计的基本原理、常用类型和设计要点。
一、浅基础设计的基本原理浅基础设计的基本原理是通过承担建筑物或结构荷载的重量,将荷载传递到地下的土层中,并通过合理的尺寸和形状分布荷载到土层中,使得土层的承载能力能够满足建筑物或结构的要求。
基础设计需要考虑以下几个方面:1.土层的性质和承载能力:根据土层的物理性质、力学性质和承载能力,确定基础的类型和尺寸。
2.建筑物或结构的荷载:根据建筑物或结构的重量、使用要求和设计要求,确定基础的尺寸和承载能力。
3.基础的稳定性和安全性:考虑基础在承载荷载时的稳定性和安全性,例如基础的倾覆、沉降和滑动等。
二、浅基础设计的常用类型1.隔离基础:适用于建筑物或结构的单点荷载较大或者荷载分布不均匀的情况。
隔离基础通过承担荷载的重量,将荷载传递到土层中,并将荷载分散到较大的面积上,减小了土层的承载压力。
2.连续基础:适用于建筑物或结构的均布荷载较大的情况。
连续基础是指基础沿建筑物或结构的外周连续分布,通过较大的面积承担荷载,使得土层的承载压力分布均匀。
3.浇注桩基础:适用于土层较深或者承载能力较差的情况。
浇注桩基础是指在土层中钻孔并灌注混凝土形成的桩体,通过桩体的摩擦力和承载力来承担荷载。
三、浅基础设计的要点1.合理选择基础类型和尺寸:根据建筑物或结构的荷载和土层的承载能力,选择合适的基础类型和尺寸。
一般情况下,建筑物的基础厚度不应小于600mm,且基础的宽度和长度应根据荷载情况合理确定。
2.建立合理的荷载计算模型:根据建筑物或结构的重量、使用要求和设计要求,建立合理的荷载计算模型,确保基础可以承受设计荷载的要求。
3.考虑土层的承载能力变化:土层的承载能力受到土壤湿度、季节变化、荷载的作用时间等因素的影响,因此在基础设计中需要考虑这些因素的变化,采取相应的措施以保证基础的稳定性和安全性。
地基承载力原理
地基承载力原理是指建筑物在地基上受力时,通过地基的承载和传递,使地基能够承受和传递建筑物的重力和其他荷载。
地基承载力原理是土力学中的基础理论之一。
在建筑物施工过程中,地基承载力原理起着重要的作用。
建筑物的重力和其他荷载会通过建筑结构传递到地基上,地基将这些荷载承受并向地下分散。
地基的承载力是指地基能够承受的最大荷载。
地基承载力的大小与地基的类型、土壤的性质、地基的深度等因素有关。
不同类型的地基,如浅基础、深基础、桩基等,其承载力的计算方法也有所不同。
土壤的性质对地基承载力有直接影响。
不同种类的土壤具有不同的承载力,如黏土、砂土、砾石等。
土壤的密实程度、含水量以及土壤颗粒的大小和形状都会影响地基的承载力。
地基的深度也是影响地基承载力的关键因素。
通常情况下,地基的承载力随着地基的深度增加而增加。
这是因为地基深入地下后,能够承受的土体体积增加,从而增加了承载力。
为了确保建筑物的安全和稳定,需要对地基承载力进行合理的计算和评估。
通过合理设计地基的面积、深度和类型,可以确保地基能够承受建筑物的荷载,并稳定地传递到地下。
这样可以防止地基荷载过大导致地基沉降或破坏,从而保证建筑物的使用寿命和安全性。
总之,地基承载力原理是建筑物施工过程中不可忽视的重要原理。
通过合理设计和计算地基的承载力,可以保证建筑物的安全和稳定。
地基承载力
轻型建筑地基承载力计算公式:
1.线性传递公式:
P=A×q
其中,P为地基承载力,A为地基面积,q为土壤承载力。
土壤承载力的计算可以使用物理试验或经验公式。
2.承载力系数法:
P=A×q×Nq×Nγ×Nc×Nγs×Nd×Nc
其中,Nq为排土系数,Nγ为土壤指数,Nc为形状系数,Nγs为土壤相对密度系数,Nd为深度系数。
这些系数需要根据实际情况通过试验或经验得到。
重型建筑地基承载力计算公式:
1.线性传递公式:
P=A×q
其中,P为地基承载力,A为地基面积,q为土壤承载力。
土壤承载力的计算可以使用物理试验或经验公式。
2.承载力系数法:
P=A×q×Nq×Nγ×Nc×Nγs×Np×Nq
其中,Nq为排土系数,Nγ为土壤指数,Nc为形状系数,Nγs为土壤相对密度系数,Np为承载力调整系数。
这些系数需要根据实际情况通过试验或经验得到。
需要注意的是,地基承载力的计算公式只是理论推导的结果,在实际工程中,还需要结合实际情况进行修正和验证。
地基土的物理性质、水含量、荷载应力特征等因素对地基承载力也有影响,因此需要进行现场勘察和试验来获得更准确的承载力数值。
此外,地基承载力的计算还需要考虑抗倾覆和抗滑稳定性等方面的问题,需综合考虑承载力和稳定性两个因素。
对于复杂的土壤环境,需要采用专业的地基工程设计方法和软件进行分析和计算。