天然地基极限承载力估算公式公式是什么?公式中各个字母的含义?

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  • 目前极限承载力公式主要适合于整体剪切破坏的地基.对于局部剪切破坏及冲剪破坏的情况,按整体破坏公式计算后,再作出某种折减.

    一、普朗特尔——瑞斯纳公式

    (一)普朗特尔课题

    基本假定:(1)基础底面光滑(2)地基土无重量(γ=0)(3)不考虑基础侧面荷载作用(q=0).

    普朗特尔认为当荷载达到极限荷载pu时,地基内出现连续的滑裂面,如下图所示.滑裂土体可分为三个区:I.朗肯主动区、II.过渡区、III.朗肯被动区.

    按上述假定Plantl求得地基中只考虑粘聚力c的极限承载力表达式

    式中:Nc称承载力系数,它是仅与φ有关的无量纲系数,有

    (二)瑞斯纳课题

    实际基础总有一定的埋深(设基础埋深为D),瑞斯纳(Reissner)假定不考虑基底以上两侧土的强度,将其重量以均布超载q=γD代替,得到了超载引起的极限承载力为

    式中:Nq为另一个仅与φ有关的承载力系数,有

    将式(8-15)与式(8-17)合并,得普朗特尔-瑞斯纳公式如下:

    按普朗特尔-瑞斯纳公式计算地基承载力的具体方法可参见例题8-2.

    (三)索科洛夫斯基课题

    实际上,地基土并非无重介质,考虑地基土的重量以后,极限承载力的理论解很难求得.索科洛夫斯基(В.В.Соколовский)假设c=0,q=0,考虑土的重量对强度的影响,得到了土的容重引起的极限承载力为

    式中:Nγ为无量纲的承载力系数.魏锡克(Vesic,1970)建议其表达式为:

    (四)极限承载力的一般公式

    对于c、q、γ都不为零的情况,将式(8-19)与式(8-20)合并,即可得到极限承载力的一般计算公式

    其中承载力系数Nγ、Nq、Nc可根据φ值查表8-1.

    二、太沙基公式

    实际上基础底面并不完全光滑,与地基表面之间存在着摩擦力.太沙基对此进行了研究,在一些假定的基础上,求解出极限承载力的近似解.

    (一)太沙基课题的基本假定

    1)地基和基础之间的摩擦力很大(地基底面完全粗糙),当地基破坏时,基础底面下的地基土楔体aba′(如图8-5所示)处于弹性平衡状态,称弹性核.边界面ab或a′b与基础底面的夹角等于地基土的内摩擦角φ.

    2)地基破坏时沿bcd曲线滑动.其中bc是对数螺线,在b点与竖直线相切;cd是直线,与水平面的夹角等于45°-φ/2 ,即acd区为被动应力状态区.

    3)基础底面以上地基土以均布荷载q=γD代替,即不考虑其强度.

    (二)太沙基公式

    在上述假定的基础上,可以从刚性核的静力平衡条件求得太沙基极限承载力公式

    式中:Nγ、Nq、Nc为承载力系数,只取决于土的内摩擦角φ,有

    太沙基将地基承载力系数绘制成曲线,如图8-6中的实线所示,可供直接查用.

    (三)局部剪切破坏情况的太沙基公式

    对局部剪切破坏情况,由于地基变形量较大,承载力降低,太沙基建议用经验方法调整抗剪强度指标c和φ来计算地基承载力,即用

    对这种情况,极限承载力公式变为

    式中Nγ′、Nq′、Nc′是相应于局部剪切破坏情况的承载力系数,可由图8-6中的虚线查得.

    三、汉森(Hansen,J.B)极限承载力公式

    前面所述的极限承载力pu均按条形竖直均布荷载推导得到的.汉森对上述承载力公式进行了数项修正,汉森的极限承载力公式为:

    式中:Nγ、Nq、Nc——地基承载力系数;在汉森公式中取,

    Sγ,Sq,Sc——相应于基础形状修正的修正系数;

    dγ,dq,dc——相应于考虑埋深范围内土强度的深度修正系数;

    iγ,iq,ic——相应于荷载倾斜的修正系数;

    qγ,qq,qc——相应于地面倾斜的修正系数;

    bγ,bq,bc——相应于基础度面倾斜的修正系数.