地基临塑荷载和临界荷载
zsd_6780763867
2022年09月23日 14:01:39
来自于地基基础
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1.荷载-沉降关系曲线 在现场进行载荷试验,可以得到基底压力p与沉降s之间的关系曲线(即p-s曲线),如下图所示。 上图为一种典型的p-s关系曲线,曲线可以分为三个阶段:线性变形阶段、塑性变形阶段和破坏阶段。 (1)线性变形阶段 相应于p-s曲线中的oa段。此时荷载p与沉降s基本上成直线关系,地基中任意点的剪应力均小于土的抗剪强度,土体处于弹性平衡状态。地基的变形主要是由于土的孔隙体积减小而产生的压密变形。

1.荷载-沉降关系曲线

在现场进行载荷试验,可以得到基底压力p与沉降s之间的关系曲线(即p-s曲线),如下图所示。
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上图为一种典型的p-s关系曲线,曲线可以分为三个阶段:线性变形阶段、塑性变形阶段和破坏阶段。
1)线性变形阶段
相应于p-s曲线中的oa段。此时荷载p与沉降s基本上成直线关系,地基中任意点的剪应力均小于土的抗剪强度,土体处于弹性平衡状态。地基的变形主要是由于土的孔隙体积减小而产生的压密变形。
2)塑性变形阶段
相应于p-s曲线中的ab段。此时,荷载p与沉降s不再成直线关系,沉降随荷载增大而急骤增加,在这一阶段内,地基土中局部范围内(首先在地基边缘处)的剪应力达到了土的抗剪强度,土体发生剪切破坏,这些区域称为塑性区。随着荷载的增加,土中塑性区的范围也逐渐扩大,由基础边缘开始逐渐向纵深发展。
3)破坏阶段
相应于p-s曲线中的bc段。随着荷载的继续增加,剪切破坏区不断扩大,最终在地基中形成一个连续的滑动面。此时基础急剧下沉,四周的地面隆起,地基发生整体剪切坡坏。
相应于地基变形的三个阶段,地基有两个界限荷载,一个是相应于从线性变形阶段过渡到塑性变形阶段的界限荷载,称为地基的临塑荷载,一般记为pcr,是对应p-s曲线a点的荷载;一个是相应于从塑性变形阶段过渡到破坏阶段的界限荷载,称为极限荷载,记为pu,即对应p-s曲线b点的荷载。


2.地基的临塑荷载

1)定义
 是指地基中刚要出现塑性区(剪切破坏区)的荷载,相应于P-S曲线的第一阶段(线性变形阶段)与第二阶段(塑性变形阶段)之分界点a点对应的荷载,可将pcr作为地基容许承载力。
2推导过程
 ①均布条形荷载下地基中的应力

设有一条形基础,传到基底上的基底压力为p,基础埋深为d,埋深d范围内土层平均重度为γm,地基持力层的重度为γ,土的抗剪强度指标为c,φ

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在未修建建筑物及基础之前,地基中的M点存在自重应力,其值为:

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②塑性区边界方程
当M点处于极限平衡状态时,则必然满足极限平衡条件。土的极限平衡条件可写成:

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③临塑荷载pcr的计算公式

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上式表明:塑性区的最大深度随P值的增加而加大,在控制塑性区的开展深度时,根据上式可求得相应的地基塑性荷载,即:

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3.地基的临界荷载
工程实践证明,即使地基中存在塑性区,但只要塑性区的开展范围不超过某一限度,仍不至于影响建筑物的安全和使用。因此,如果用pcr作为地基的承载力,无疑是偏于保守和不经济的。但地基中塑性区究竟允许发展到多大范围,这和建筑物的重要性、荷载的性质及土的物理力学性质等因素有关。
1)中心竖直荷载作用下

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2)偏心荷载作用下

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关于临塑荷载与临界荷载的几点说明:

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知识点:地基临塑荷载和临界荷载

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敬于才华
2022年09月23日 14:11:36
2楼

相应于地基变形的三个阶段,地基有两个界限荷载,一个是相应于从线性变形阶段过渡到塑性变形阶段的界限荷载,称为地基的临塑荷载

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