K_(0)≠1时条形基础地基临塑荷载公式

目前土力学教材中给出的条形基础临塑荷载公式都是假定侧压力系数K_(0)=1,其计算结果偏大。已有文献在推导K_(0)≠1的临塑荷载公式时,由于近似计算或假定不合理,导致给出的公式不准确。本文首先沿基底附加应力产生的地基中主应力方向建立局部直角坐标系,得到K_(0)≠1时地基中一点的应力表达式;再通过误差分析,确定出主应力开平方近似计算式中系数的合理取值;然后根据塑性区开展深度为0,得到局部坐标系与竖向的夹角;最后将应力表达式代入Coulomb准则,利用开平方近似计算式、三角函数级数展开式,通过求导得到临塑荷载公式。算例表明:对于通常情况下的条形基础,K_(0)≠1时地基土自重应力引起的主应力轴偏转角度较小,采用土力学教材中公式计算临塑荷载误差在10%以内,采用本文提出的公式计算临塑荷载,可以保证误差小于1.0%。

考虑封闭作用和应力扩散的软土地基临塑荷载

在深入分析硬壳层对下卧软土层的封闭作用和扩散作用的基础上,推导了能考虑这两种作用的软土地基临塑荷载计算公式。同时通过对封闭作用产生机理的分析,指出传统的弹性力学分析方法无法考虑封闭作用对软土地基临塑荷载的影响。

地基临塑荷载的分析

本文根据线弹性理论；分析讨论了地基的临望荷载和临界荷载，推导了较为精确的临塑荷载公式，并与目前教材中常用的临塑荷载公式和临界荷载公式进行了比较。

复杂应力状态下条形基础的临塑荷载公式

莫尔-库仑强度准则的临塑荷载公式由于没有考虑中主应力在强度上的作用使计算结果偏于保守。利用具有线性形式的双剪应力强度准则替换原有的莫尔-库仑强度准则,将中主应力引入临塑荷载的计算中,推导出平面应变条件下考虑中主应力影响的临塑荷载公式,并通过算例说明了新临塑荷载公式的计算结果比原有公式有较大的偏高。

封闭作用对双层地基临塑荷载的影响

当硬壳层相对较薄而下卧软土处于流塑状态,硬壳层/荷载宽度的比值小于"地基基础规范02"的0.25下限值时,通过室内模型试验,测得软土层表层一点水平向土压力随荷载的变化规律。限于目前的实验条件,无法同时测得地基中一点的水平向应力和竖向应力,故无法透彻对封闭作用的力学本质进行分析。利用PFC程序建立了力学模型,分析了封闭作用下软土层中应力场的分布规律(弹性阶段),并以此为基础,结合应力路径的分析方法,从机理上阐明封闭作用对双层地基临塑荷载的影响。研究认为:由于硬壳层的封闭作用,软土层表层的K0值增加,推迟了软土层进入塑性阶段的荷载,从而提高了双层地基的临塑荷载。

考虑硬壳层作用的软土地基临塑荷载计算

应用土力学理论和叠加原理,深入分析了软土地基上硬壳层的作用,推导出考虑硬壳层厚度和强度影响的软土地基临塑荷载计算公式,并提出了该公式计算结果的最大值界限,从而可保证这一公式应用于实际工程的可靠性。

复杂应力状态下地基临塑荷载统一解

对于地基临塑荷载,考虑到侧压力系数k0≠1.0和中间主应力对土体强度的影响,采用统一强度理论推导了复杂应力状态下地基临塑荷载统一解公式,并与传统的临塑荷载公式进行了比较。通过算例分析,说明采用统一强度理论可以充分发挥地基土的强度潜能。

矩形基础地基临塑荷载公式

目前土力学教材中给出的临塑荷载公式只适用于条形基础。实际工程中柱下矩形基础比条形基础应用更广泛,对矩形基础地基临塑荷载公式开展研究不仅对土力学学科发展具有理论意义,同时对矩形基础设计具有实践价值。首先通过二重积分得到矩形基底左右两侧区域内向上拉应力在基底边缘处产生的应力;再以条形基底地基中主应力方向建立局部直角坐标系,通过应力叠加得到矩形基底边缘处应力表达式;接着对开平方近似计算式中系数n的不同取值作误差分析;最后将应力表达式代入Coulomb强度准则,利用开平方近似计算式和三角函数级数展开式,通过求导得到矩形基础地基临塑荷载公式。不同类型地基土的算例表明,地基土泊松比越小,矩形基础与条形基础的地基临塑荷载比值越小,利用后者的临塑荷载公式计算前者的临塑荷载不安全。

软土地基堆载预压过程的临塑荷载研究

通过对地基土体的应力分析获得剪应力分布的示意图分析表明,堆载预压过程地基土体的最大剪应力出现在堆载的两个边界下面,因此认为在该点的剪应力达到抗剪强度时,地基土体在该局部开始产生塑性变形。同时,考虑到地基土体在堆载过程中软土的抗剪强度随土体固结度增长而增长,提出了临塑荷载和固结度的理论关系曲线。该曲线使得临塑荷载的提法进一步得到完善,并为堆载预压的工程实践提供参考。

地基的临塑、界限和极限荷载的探讨

基于Lade-Duncan破坏准则,在平面应变条件下,本文首先解决了土体内聚力和内摩擦角的合理选取问题,进而利用这些参数进一步探讨了地基的临塑荷载、界限荷载和极限荷载。研究结果表明,土体的天然静止侧压力系数对地基的临塑荷载和界限荷载有显著的影响;同时也指出中间主应力对地基的临塑荷载、界限荷载或极限荷载均有重要的影响,显著地提高了地基的承载力。

刚性基础下碎石桩复合地基临塑荷载的确定

为探讨碎石桩复合地基的承载力,从碎石桩的荷载传递和破坏性状出发,建立碎石桩复合地基的计算模型。基于半空间轴对称弹性理论及基本假定,考虑散体材料桩在荷载传递过程中的径向膨胀变形,根据桩土变形协调及桩土界面上径向应力平衡条件,得到桩土应力比的表达式。应用莫尔-库仑破坏准则,给出了碎石桩复合地基临塑荷载和临界荷载的计算公式。最后,与碎石桩复合地基极限承载力经典方法的计算结果进行对比,结果表明,计算所得的临界荷载十分接近。

考虑应力路径的地基临塑(界)荷载计算

土的固结不排水剪总应力强度指标在许多地基规范中被建议采用,具有明显的应力路径相关性。推导一个考虑应力路径影响的地基塑性区和临塑(界)荷载计算公式,将此公式和应用室内常规三轴试验指标理论值计算的结果进行了比较,分析了室内常规三轴指标的适用性。

新的临界荷载计算公式

基于莫尔—库仑强度理论,重新推导了K0≠1条件下的地基临界荷载计算公式,该公式避免了人为的过高估计地基承载力的缺陷,能够更好的反映地基承载力的实质。通过实例计算,对新旧承载力公式的计算结果进行了比较。

地基弹塑性承载力K≠1．0时的计算公式

地基承载力公式Ｐｃｒ，Ｐ１／４，在其推导过程中假定地基自重应力场等同于静水应力场即令Ｋ＝１．０，这显然不符合实际。本文取消上述假定，根据Ｋ≠１．０的实际情况，推导出了计算公式并进行了计算比较，证明新的公式是可靠的。

地基临界荷载的探讨

应用弹性理论和太沙基塑性区发展的理论,探讨地基的临界荷载,推导较为精确的临界荷载公式,并且对一种特殊情况进行了探讨,从而在理论上证实了塑性区发展的理论。

半无限土坡弹塑性应力的计算

本文根据Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ屈服准则推导了半无限土坡在坡顶竖向荷载作用下的应力计算公式。结果表明：在坡顶荷载ｑ作用下，半无限土坡将经历弹性—弹塑性的变化过程。当ｑ小于临塑荷载ｑｐ时，土坡处于弹性状态；当ｑ＝ｑｐ时，土坡处于临塑状态，从临塑角处开始出现塑性变形。随着ｑ的继续增大，塑性区不断扩大，土坡处于弹塑性状态；当ｑ等于极限荷载时，土坡达到极限平衡状态，坡内应力可分为三个区。文中还给出了半无限土坡临塑角及临塑和极限荷载系数的计算图表。

条形均布荷载下地基临界荷载的精确公式

论文根据太沙基塑性区发展的理论,基于临界荷载统一公式的基础上,推导了条形均布荷载下粘性土、砂土等地基的较为精确的临界荷载公式,并制作了供参考和查阅用的图表。理论上,该公式比目前通用的地基临界荷载公式所求解的值更为精确。从一个具体的实例可以看出在某种意义上,该公式在估计地基承载力方面是较为优越的。本文还从公式出发,推得了条形均布荷载下地基塑性区的近似范围。

k_0≠1时条形荷载下地基承载力解析计算

在考虑侧向土压力系数k_0≠1的情况下,根据均布荷载作用下弹性应力解和摩尔-库伦破坏准则,推导出条形荷载下地基承载力的精确公式,修正了现有的地基承载力公式的不足之处。解析过程表明当M点处于基础中心点竖直方向以下时,地基中塑性区开展到最大深度。同时,将该公式的计算结果与现有公式的计算结果进行了对比,证明了该公式的精确性。在此基础上,讨论了侧向土压力系数对于地基承载力的影响。