基于极限平衡分析的圆形浅基础地基极限承载力的理论解

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当前对于圆形浅埋基础的地基极限承载力的求解问题,常采用条形基础的极限承载力系数乘以修正系数得到。条形基础的极限承载力的求解属于平面应变问题,不存在圆形基础所具有的空间三维效应。在理论上,通过采用极限平衡条件可以求得圆形浅基的地基极限承载力,但求解方程为一组非线性偏微分方程,不能求出其解析解,只有数值解,故仍然没有统一的理论计算公式。圆形浅基础的地基极限承载力的求解属于空间轴对称问题,一些学者对其的研究忽略了轴对称问题中的环向应力,即侧向土压力,必然存在着在求解过程中受力机理不完善的缺陷。本文以极限平衡理论为基础,引入静止土压力以模拟侧向土压力,求得圆形浅基础的地基极限承载力系数,并与实测值、Vesic值、Terzaghi值、Hansen值作比较分析,由于侧向土压力的存在,降低了地基承载力,故较实测值与现有公式值偏小,更偏于安全。在基础宽度、粘聚力、内摩擦角与体积模量、剪切模量的影响因素下,运用FLAC-2D数值软件,对圆形浅基础的地基极限承载力的求解进行模拟分析,得到不各影响因素作用下的极限承载力的对比分析结论。结果表明,本文考虑了侧向土压力的影响作用,所求解的极限承载力与模拟值吻合较好,具有较好的可信度,进一步验证了该方法的可行性。本文为建筑物基础设计提供了一种新的方法,所得到的地基承载力系数表可以为实际工程设计提供技术参考。
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