最新地基极限承载力计算-课件PPT.ppt 46页

'地基极限承载力计算- 10.1土体的极限平衡理论概述平衡方程极限平衡理论以钢塑性体模型为基础，刚塑性体的一部分或全部在荷载作用下从静力平衡转向运动的临界状态成为极限平衡态。极限平衡状态理论是根据静力平衡条件和极限平衡条件所建立起来的理论基本方程： 10.1土体的极限平衡理论概述式中X和Z——体积力分量屈服条件：几何方程正交流动法则 10.2.均质地基极限承载力计算10.2.1地基承载力的概念地基承载力是指地基土单位面积上承受荷载的能力。确定方法：载荷试验法，原位测试法，理论公式法临塑荷载：当基础底面以下的地基土中将要出现而尚未出现塑性变形区时，地基所能承受的最大荷载。临界荷载：当地基土土中的塑性变形发展到一定阶段，即塑性区达到某一深度，通常为相当于基础宽度的三分之一或四分之一时，地基土所能承受的最大荷载。极限荷载：当地基土中的塑性变形区充分发展并形成连续贯通面的滑动面，地基土所能承受的最大荷载。利用静载试验的p-s曲线可以直观地说明上述概念。 10.2.均质地基极限承载力计算载荷试验p-s曲线 10.2.均质地基极限承载力计算第一阶段：压密变形阶段（oa段）。承压板上的荷载比较小，荷载与沉降成直线关系，对应于直线段中点a的荷载为临塑荷载第二阶段：塑性变形阶段（ab段）。承压板上荷载逐渐增大，地基的变形与荷载之间不再成直线关系，说明地基土除发生竖向压缩外，局部发生剪切破坏，因而呈现塑性状态，对应于b点的荷载状态即为极限荷载；临界荷载为塑性变形阶段ab段中某一点相对应的荷载。第三阶段:破坏阶段（bc段）。在这一阶段，塑性区已发展到连成一片，地基中形成连续的滑动面，只要荷载稍有增加，沉降就急剧增加，地基土发生侧向挤 10.2.均质地基极限承载力计算出，承压板周围地面大面隆起，最终发生整体破坏。所以，地基极限承载力是指地基内部整体达到极限平衡时的荷载，即极限荷载。在载荷试验的曲线上表现为沉降急剧增大或很长时间不停止。将地基极限承载力除以安全系数，可以作为地基的承载力特征值。求解极限荷载的途径:一，根据极限平衡条件建立微分方程，根据边界条件求出地基整体达到极限平衡时各点的精确解。二，假定滑动面法，通过基础模型试验的实际滑动面形状，简化为假定滑动面，然后按假定滑动面上的极限平衡条件求解。地基在极限荷载作用下发生剪切破坏的形式可分为整体剪切破坏，局部剪切破坏，冲切剪切破坏。 10.2.均质地基极限承载力计算整体剪切破坏：其特征是在地基土中形成连续的滑动面，土从基础两侧基础隆起，基础急剧下沉并侧倾破坏。沉降与荷载的关系开始呈线性变化，当频临破坏时出现明显的拐点。局部剪切破坏：其特征是地基土中剪切破坏区域只发生在基础下的局部范围内，并不形成延伸到地面的连续滑动面，基础四周地面具有隆起迹象，但不出现明显的倾斜或倒塌。沉降与荷载的关系一开始就呈现非线性变化，且无明显的拐点。冲切破坏：其特征是在地基土中不出现明显的连续滑动面，而在基础四周发生竖向剪切破坏，使基础连续刺入土中。荷载与沉降的关系成非线性变化，也无明显的拐点。 10.2.均质地基极限承载力计算10.2.2普朗特课题1920年，普朗特根据塑性平衡的观点，研究了刚性体压入较软的，均匀的，各向同性材料的过程假定地基土的重放为零，导出了下式式中 10.2.均质地基极限承载力计算这个解可应用到地基承载力的课题上。根据普朗特的假设条件，上式适用于具有的条形基础。赖斯诺在普朗特的基础上，把基础两侧埋置深度内的土以连续均布的超载来代替，得到基础有埋深时地基极限承载力的表达式 10.2.均质地基极限承载力计算10.2.3太沙基课题太沙基将浅基础定义为埋深不大于宽度的基础。在推导均匀地基上的条形基础受中心荷载作用下的极限承载力时，太沙基把土作为有重力的介质，并作了如下假设：(1)基础底面粗糙(2)基土是有重力的，但忽略地基土重力对滑移线形状的影响。式中 10.2.均质地基极限承载力计算(3)不考虑基底以上基础两侧土体抗剪强度的影响，而用均布超载来代替。根据上述假定，由弹性锲体的平衡条件，可以得到剪切破坏的地基极限承载力公式其中 10.2.均质地基极限承载力计算两种特殊情况1）假定基地完全粗糙。式中 10.2.均质地基极限承载力计算2）假设基底完全光滑。将代入太沙基课题式，表达式与普朗特课题的式相同，而 10.2.均质地基极限承载力计算梅耶霍夫课题太沙基理论的缺陷1）忽略了覆土的抗剪强度2）滑动面被假定与基础地面水平线相交为止，没有伸延到地表面上去，这是与实际不符的。梅耶霍夫的解决方式他提出应该考虑到地基上的塑性平衡区随着基础的埋深不同而扩展到最大可能的程度，并且应计及基础两侧土的抗剪强度对承载力的影响。但是，这个课题存在数学上的困难而无法得到严格的解答，最后，他用简化的方法导出条形基础受中心荷载作用时均质地基的极限承载力公式。 10.2.均质地基极限承载力计算梅耶霍夫公式既可用于浅基础，也可用于深基础，是目前西欧各国常用的公式之一。等代应力分别表示作用在基础侧面上的合力及附近土块的重力。式中 10.2.均质地基极限承载力计算梅耶霍夫公式其中浅基础 10.2.均质地基极限承载力计算深基础，其它的一样，仅不同式中 10.2.均质地基极限承载力计算10.2.5基础形状对地基极限承载力的影响以上所讨论的公式都是针对条形基础的情况即平面课题而言的，对于圆形和矩形基础的求解有着很大的困难。不同的学者提出了一些半经验公式。大多数研究者是对条形基础的承载力系数分别乘以形状因数，书中272页给出了一些研究者建议的形状因数的表达式。10.2.6地基破坏形式对地基极限承载力的影响前述地基极限承载力公式都是在地基发生整体剪切破坏情况下得到的，即假定土是刚塑性体，剪切破坏前不产生压缩。实际上，多数情况下土在剪切破坏过程中会产生可观的压缩，甚至导致局部剪切破坏或冲切破坏。 10.2.均质地基极限承载力计算地基破坏形式的出现与基础上所加的荷载条件，基础的埋置深度，土的类别和密度等因素有关。在一定条件下，主要取决于土的相对压缩性。魏西克建议用土的刚度指标与土的临界刚度指标进行比较，将土分为相对不可压缩和相对可压缩的两大类型，并据此来判别地基的破坏形式。若，则认为土是相对不可压缩，此时地基发生整体剪切破坏；若，则认为土是相对可压缩的，此时，地基可能发生局部剪切破坏或冲切破坏地基土的刚度指标 10.3斜向荷载下均质地基极限承载力计算10.3斜向荷载下均质地基极限承载力计算当荷载偏心时，若为条形基础，则用有效宽度代替原来的宽度B，其中e为荷载的偏心距；若为条形基础，则用有效宽度，有效长度来代替原来的宽度和原来的长度，其中，分别长度和宽度方向的偏心距；对于任意形状的基础，先将受偏心荷载基础面积换算成受中心竖向荷载的有效面 10.3斜向荷载下均质地基极限承载力计算积，再换算成等面积的矩形基础梅耶霍夫条形基础地基极限承载力公式汉森则建议将受中心竖向荷载情况下得到的承载力系数分别乘以倾斜因子，其值可根据土的内摩擦角和荷载倾斜角按书中276页的表查找。 10.4双层地基极限承载力计算10.4.1的层状粘土地基的极限承载力公式式中 10.4双层地基极限承载力计算对于承载力系数按下式确定式中对于承载力系数按下式确定 10.4双层地基极限承载力计算10.4.2有软弱下卧层时的地基极限承载力公式式中 10.4双层地基极限承载力计算对于具有软弱下卧层的双卧层，地基极限承载力可按下式确定 10.4双层地基极限承载力计算10.4.3软弱土层位于坚实土层上时的地基极限承载力软弱土层位于坚实土层上的情况可分为两种：其一是基底下软弱土层的深度相对于基底宽度来讲较小，此时破坏面将穿过下部坚实土层，其二是当基底下软弱土层的深度相对于基底宽度来讲较大，此时破坏面将全部位于上层土中半经验公式 10.4双层地基极限承载力计算10.4.4下卧层为刚性层时的地基极限承载力当土层下埋着刚性层且基底下的土层深度大于破坏面的深度是，可按均质地基计算；当小于时，可按以下公式计算 10.5地震作用下地基极限承载力计算若上层为沙土，下部为粗糙刚形层，对于矩形或圆形基础，可按下式计算10.5地震作用下地基极限承载力计算公式式中 10.5地震作用下地基极限承载力计算 10.5地震作用下地基极限承载力计算式中 姓名宋钊铭氢 目录1.历史发展2.氢的含量分布3.元素介绍4.氢的基本属性5.工业制取法 氢是元素周期表中的第一号元素，元素名来源于希腊文，原意是“水素”。氢是由英国化学家卡文迪许在1766年发现，称之为可燃空气，并证明它在空气中燃烧生成水。1787年法国化学家拉瓦锡证明氢是一种单质并命名。氢在地壳中的丰度很高，按原子组成占15.4%，但重量仅占1%。在宇宙中，氢是最丰富的元素。在地球上氢主要以化和态存在于水和有机物中。有三种同位素：氕、氘、氚。氢在通常条件下为无色、无味的气体；气体分子由双原子组成；熔点-259.14°C，沸点-252.8°C，临界温度33.19K，临界压力12.98大气压，气体密度0.0899克/升；水溶解度21.4厘米³/千克水（0°C），稍溶于有机溶剂。在常温下，氢比较不活泼，但可用合适的催化剂使之活化。在高温下，氢是高度活泼的。除稀有气体元素外，几乎所有的元素都能与氢生成化合物。非金属元素的氢化物通常称为某化氢，如卤化氢、硫化氢等；金属元素的氢化物称为金属氢化物，如氢化锂、氢化钙等。氢是重要的工业原料，又是未来的能源。 历史发展早在十六世纪，瑞士的一名医生就发现了氢气。他说：“把铁屑投到硫酸里，就会产生气泡，像旋风一样腾空而起。”他还发现这种气体可以燃烧。然而他是一位著名的医生，病人很多，没有时间去做进一步的研究。十七世纪时又有一位医生发现了氢气。那时人们的智慧被一种虚假的理论所蒙蔽，认为不管什么气体都不能单独存在，既不能收集，也不能进行测量。这位医生认为氢气与空气没有什么不同，很快就放弃了研究。最先把氢气收集起来并进行认真研究的是在1766年英国的一位化学家卡文迪什。 文迪什非常喜欢化学实验，有一次实验中，他不小心把一个铁片掉进了盐酸中，他正在为自己的粗心而懊恼时，却发现盐酸溶液中有气泡产生，这个情景一下子吸引了他。他又做了几次实验，把一定量的锌和铁投到充足的盐酸和稀硫酸中（每次用的硫酸和盐酸的质量是不同的），发现所产生的气体量是固定不变的。这说明这种新的气体的产生与所用酸的种类没有关系，与酸的浓度也没有关系。 卡文迪什用排水法收集了新气体，他发现这种气体不能帮助蜡烛的燃烧，也不能帮助动物的呼吸，如果把它和空气混合在一起，一遇火星就会爆炸。卡文迪什经过多次实验终于发现了这种新气体与普通空气混合后发生爆炸的极限。他在论文中写道：如果这种可燃性气体的含量在9.5%以下或65%以上，点火时虽然会燃烧，但不会发出震耳的爆炸声。随后不久他测出了这种气体的比重，接着又发现这种气体燃烧后的产物是水，无疑这种气体就是氢气了。卡文迪什的研究已经比较细致，他只需对外界宣布他发现了一种氢元素并给它起一个名称就行了。但卡文迪什受了虚假的“燃素说”的欺骗，坚持认为水是一种元素，不承认自己无意中发现了一种新元素。 氢的含量分布在地球上和地球大气中只存在极稀少的游离状态氢。在地壳里，如果按质量计算，氢只占总质量的1%，而如果按原子百分数计算，则占17%。氢在自然界中分布很广，水便是氢的“仓库”——氢在水中的质量分数为11%；泥土中约有1.5%的氢；石油、天然气、动植物体也含氢。在空气中，氢气倒不多，约占总体积的一千万分之五。在整个宇宙中，按原子百分数来说，氢却是最多的元素。据研究，在太阳的大气中，按原子百分数计算，氢占81.75%。在宇宙空间中，氢原子的数目比其他所有元素原子的总和约大100倍。 元素简介氢是原子序数为1的化学元素，化学符号为H，在元素周期表中位于第一位。其原子质量为1.00794u，是最轻的元素，也是宇宙中含量最多的元素，大约占据宇宙质量的75%。主星序上恒星的主要成分都是等离子态的氢。而在地球上，自然条件形成的游离态的氢单质相对罕见。 氢的基本属性 工业制取法水煤气法：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）【高温】CO（g）+H₂O（g）=催化剂=CO₂（g）+H₂（g）除此之外，还有电解法、烃裂解法、烃蒸气转化法等。实验室制法锌与稀硫酸反应（中学课本标准实验室制法）Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑若用盐酸，制得的氢气中可能会混有氯化氢气体（HCl），因为稀盐酸也有一定的挥发性。金属若用铁或镁，反应速率会影响实验观察效果。 2Al+3H₂SO₄=Al₂(SO₄)₃+3H₂↑Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑（注：NaAlO₂为简化形式，实际存在的是四羟基合铝酸钠Na[Al(OH)₄]）2H₂O=通直流电=2H₂↑+O₂↑6CH₃COOH+2Al=2Al(CH₃COO)₃+3H₂↑铝与乙酸反应生成氢气Fe+2HCl==FeCl2+H2↑ 谢谢观看'