基于邁耶霍夫和漢納沖剪理論計算地基極限承載力的研究.pdf

1、天然地基和人工地基通常是由多個土層構(gòu)成。這類非均質(zhì)介質(zhì)地基的極限承載力計算目前常用的是漢森加權(quán)平均法和邁耶霍夫的雙層地基承載力計算公式等方法。這兩種方法只能解決簡單非均質(zhì)介質(zhì)基礎(chǔ)的承載力問題：對于基礎(chǔ)介質(zhì)構(gòu)成較復(fù)雜的情況，計算結(jié)果往往和實際值有很大的誤差，因此對于非均質(zhì)介質(zhì)基礎(chǔ)的破壞模式及極限承載力的計算需要更深入的研究。 針對這一問題，通過現(xiàn)場原位試驗，塑性有限元分析從各個方面進(jìn)行了細(xì)致、深入的研究和探討，具體工作內(nèi)容和成果如

2、下：對國內(nèi)外有關(guān)非均質(zhì)介質(zhì)地基承載力研究的水平和現(xiàn)狀進(jìn)行了綜合評述。目前，非均質(zhì)介質(zhì)地基尚缺乏成熟的計算方法，本文在邁耶霍夫和漢納的成層土地基極限承載力理論的基礎(chǔ)之上對它們的極限承載力公式初步進(jìn)行了探討和改進(jìn)，同時討論了漢森的加權(quán)平均法、擴(kuò)散角法等不同的地基極限承載力計算方法，并根據(jù)在天津港進(jìn)行的大規(guī)模載荷實驗結(jié)果對這些計算方法進(jìn)行了檢驗。其結(jié)果表明對于成層土地基極限承載力的計算，由邁耶霍夫和漢納的理論所得的計算結(jié)果與實測值比較接近，應(yīng)

3、進(jìn)一步研究該方法的應(yīng)用。 本文在以上結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行了三個方面的研究工作：(1)對邁耶霍夫和漢納公式計算成層土地基承載力的步驟進(jìn)行細(xì)化，推導(dǎo)出計算承載力的一般計算模式；(2)運(yùn)用現(xiàn)場載荷試驗結(jié)果對計算成層土地基承載力的邁耶霍夫和漢納公式進(jìn)行驗證，同時對邁耶霍夫和漢納公式進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?3)為了有效地對非均質(zhì)成層介質(zhì)的承載力問題進(jìn)行分析研究，選擇了適當(dāng)?shù)亩S有限元計算軟件PLAXIS對其破壞機(jī)制進(jìn)行模擬計算。模擬出了外荷載作用過

4、程中非均質(zhì)介質(zhì)內(nèi)部應(yīng)力、變形以及破壞面的發(fā)展過程，分析得出了非均質(zhì)介質(zhì)地基的破壞機(jī)理。結(jié)合原位載荷試驗，利用試驗數(shù)據(jù)對有限元分析結(jié)果進(jìn)行了驗證，表明有限元計算結(jié)果是可信的。 各理論計算結(jié)果表明，成層土的邁耶霍夫和漢納計算公式計算步驟的關(guān)鍵在于確定破壞面的極限深度，極限深度的判斷對其計算的結(jié)果有重要影響；根據(jù)大型荷載板現(xiàn)場試驗的結(jié)果，當(dāng)土層超過兩層時的成層土地基的極限承載力按邁耶霍夫和漢納理論公式進(jìn)行計算，其計算結(jié)果與實測值相比基

5、本吻合。在相同的地質(zhì)條件下，由三個公式計算得到的基礎(chǔ)極限承載力值大小排列順序：Hansen公式>擴(kuò)散角法>邁耶霍夫＆漢納理論公式。有限元計算結(jié)果表明：非均質(zhì)介質(zhì)地基的破壞模式主要是整體剪切破壞和局部剪切破壞兩種形式：塑性變形首先出現(xiàn)在基礎(chǔ)邊緣，隨著外載荷的增大，塑性變形區(qū)域在非均質(zhì)介質(zhì)中逐漸擴(kuò)展并最終形成一個貫通的塑性區(qū)。當(dāng)相對厚相對較小時，非均質(zhì)承載介質(zhì)產(chǎn)生局部剪切破壞，在相對厚度較大的情況下，非均質(zhì)承載介質(zhì)發(fā)生整體剪切破壞地基硬土層