地基承载力计算公式很多,有理论的、半理论半经验的和经验统计的,它们大都包括三项:
1. 反映粘聚力c的作用;
2. 反映基础宽度b的作用;
3. 反映基础埋深d的作用。
在这三项中都含有一个数值不同的无量纲系数,称为承载力系数,它们都是内摩擦角φ的函数。
下面介绍三种典型的承载力公式。
a.太沙基公式
式中:
Pu——极限承载力,Ka
c ——土的粘聚力,KPa
γ——土的重度,KN/m,注意地下水位下用浮重度;
b,d——分别为基底宽及埋深,m;
Nc,Nq,Nr——承载力系数,可由图8.4.1中实线查取。
图8.4.1
对于松砂和软土,太沙基建议调整抗剪强度指标,采用
c′=1/3c ,
此时,承载力公式为:
式中Nc′,Nq′,Nr′——局部剪切破坏时的承载力系数,可由图8.4.1中虚线查得。
对于宽度为b的正方形基础
对于直径为b′的圆形基础
b.汉森承载力公式
式中Nr,Nq,Nr——无量纲承载力系数,仅与地基土的内摩擦角有关,可查表8.4.1
表8.4.1承载力系数Nc,Nq,Nr值
Nc Nq Nr Nc Nq Nr
0 5.14 1.00 0.00 24 19.32 9.60 6.90
2 5.6
3 1.20 0.01 26 22.25 11.85 9.53
4 6.19 1.43 0.0
5 28 25.80 14.72 13.13
6 6.81 1.72 0.14 30 30.14 18.40 18.09
8 7.53 2.06 0.27 32 35.49 23.18 24.95
10 8.35 2.47 0.47 34 42.16 29.44 34.54
12 9.28 2.97 0.76 36 50.59 37.75 48.06
14 10.37 3.59 1.16 38 61.35 48.93 67.40
16 11.63 4.34 1.72 40 75.31 64.20 95.51
18 13.10 5.26 2.49 42 93.71 85.38 136.76 20 14.83 6.40 3.54 44 118.37 115.31 198.70
22 16.88 7.82 4.96 46 152.10 158.51 224.64 Sc,Sq,Sr——基础形状系数,可查表8.4.2
表8.4.2基础形状系数Sc,Sq,Sr值
基础形状Sc Sq Sr
条形 1.00 1.00 1.00
圆形和方形1+Nq/Nc 1+tanφ0.60
矩形(长为L,宽为b) 1+b/L×Nq/Nc 1+b/Ltanφ1-0.4b/L dc,dq,dr——基础埋深系数,可查表8.4.3
表8.4.3埋深系数dc,dq,dr
d/b 埋深系数dc dq dr
≤1.0 1.0
〉1.0 1.0
i c,i q,i r——荷载倾斜系数,可查表8.4.4
表8.4.4荷载倾斜系数
ic iq ir
注:
H,V——倾斜荷载的水平分力,垂直分力,KN ;
F——基础有效面积,F=b'L'm;
当偏心荷载的偏心矩为e c和e b,则有效基底长度,
L'=L-2e c;有效基底宽度:b'=b-2e b。
c.我国地基规范提供的承载力公式
当荷载偏心矩e≤0.033b时,可用下列公式:
式中:
fv——由土的抗剪强度指标确定的地基承载力设计值:
Mb,Md,Mc——承载力系数,按表8.4.5可查取;
b——基础底面宽度,大于6m按6m考虑,对于砂土,小于3m时按3m考虑;
γ0——基础底面以上土的加权系数平均值,地下水位以下取有效重度;
γ——基础底面以下土的重度,地下水位以下取有效重度;
Ck——基底下一倍基宽深度内土的粘聚力标准值。
上述公式一般只适用于浅基础,即d/b≤1,当d/b=3~4时,应按深基础考虑;上述公式只适用于均质地基,对成层地基,可近似采用地基各层的抗剪强度指标加权平均值代入公式计算;公式:
都是指地基极限承载力,设计时需除以安全系数K后作为地基承载力。
表8.4.5
k Mb Md Mc
0 0 1.00 3.14
2 0.0
3 1.12 3.32
4 0.06 1.2
5 3.51
6 0.10 1.39 3.71
8 0.14 1.55 3.93
10 0.18 1.73 4.17
12 0.23 1.94 4.42
14 0.29 2.17 4.69
16 0.36 2.43 5.00
18 0.43 2.72 5.31
20 0.51 3.06 5.66
22 0.61 3.44 6.04
24 0.80 3.87 6.45
26 1.10 4.37 6.90
28 1.40 4.93 7.40
30 1.90 5.59 7.95
32 2.60 6.35 8.55
34 3.40 7.21 9.22
36 4.20 8.25 9.97
38 5.00 9.44 10.80 40 5.80 10.84 11.73。