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一、天然地基的承载力
二、挖井基础
三、双向受力作用下(即:有纵、横向弯
矩时)矩形、圆形、圆端形基础最大
应力计算
四、桩基础设计
五、小结
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一、天然地基的承载力
(一)、地基的破坏形态
1、完全剪切破坏
基础埋深较浅,基底压力达到一定荷载时基底两端达到极限平衡并开始产生朔性变性。当基底压力继续增加达到Pk时,地基破坏剪切面与地面连通,形成一个滑动面,地基土沿此面从基底一侧或两侧大量挤出,整个地基失去稳定,这样的破坏称为完全剪切破坏。
饱和的粘土地基上的浅基础,极易出现完全剪切破坏,事例国内外均有出现。
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2、局部剪切破坏
同上,当基底压力继续增加达到Pk时,地基破坏剪切面延伸到一定位置,而没有与地面连通。地基两侧土没有挤出现象,地表仅有微量上升。当基底压力继续增加超过Pk时,剪切面仍然不会延伸到地面,其结果是弹塑性变性不断向周围及深层发展。这样的破坏称为局部剪切破坏。
基础埋深较大时,无论是砂性土或粘性土地基,最常见的破坏形态是局部剪切破坏。当发生局部剪切破坏时,地基的变形是很大的,而且随着基础埋深的增加,相对沉降量也相应提高。
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3、冲切破坏
当地基为松软土时,随着荷载的增加,基础下面的土逐步被压密,基础也随之切入土中,称为冲切破坏。软土地基极易出现,民用建筑出现过2楼变1楼的情况。
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(二)、天然地基的承载力
根据完全剪切破坏的形态,设基础宽度b,埋深H,假定地基为刚塑体,以基底水平面作为半无限体的界面,破坏的形态作如下简化。
假定地基滑动面通过基底边点B呈折线BCD。基础下三角形ABC范围内的土体受到Pk的挤压作用向左侧滑动,土体处于主动极限平衡状态。左侧三角形ACD范围内的土体,受到ABC土体的挤压顺着滑面CD向上挤出,土体处于被动极限平衡状态。其中AC铅垂面是主、被动的分界面。当地基处于极限平衡时,两侧的推力相等,据此可求出Pk。计算的过程很复杂,结果如下:
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式中
是随内摩擦角而变化的无量纲系数。公式可以看出Pk与基础的宽度及埋深有关,且随基础的宽度及埋深增加而增加,也就是所谓的宽深修正。
式中
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2、地基的容许承载力
在设计中并不直接采用地基的极限承载力,而采用容许承载力,它等于极限承载力除以大于1的安全系数()。根据试验资料,不断简化、修正,桥规采用简单实用的经验公式。
经验公式与理论公式很相似,都由三项组成,而且第二项含有,第三项含有。说明经验公式中每一项都有一定的力学意义。
式中的针对基底以下持力层土(宽度b方向);针对基底以上的土(深度H方向)。
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(三)、岩石地基的容许承载力问题
岩石地基从硬到软分四级,,但基本上是采用地质专业提供的数值。地质专业提供的基本承载力一般偏于保守,又由于岩石地基承载力修正问题规范不太明确。因而设计取值上标准不统一,基础设计偏于保守,造成不必要的浪费。岩石是非常复杂的物质,其结构状况对其力学特性有极大的影响,其破坏机理也没有完全搞清楚。
1、岩石的基本承载力
一般按饱和单轴极限抗压强度R除以安全系数k得到,即:
k值根据岩石的节理发育程度而定。如下表
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岩性k
节理很发育
节理发育
节理不发育
硬质、软质岩
18~16
16~10
10~6
极软岩
12~10
10~7
7~5
。因此,设计时应要求地质专业提供单轴极限抗压强度R值,并根据k值计算,检查取值是否合理。
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2、硬质岩承载力修正问题
硬质岩基本承载力取值一般很高,不控制设计,加之其破坏形态也没有搞清楚。故不考虑修正是可行的,容许承载力即为基本承载力。
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