基礎(chǔ)工程學(xué)(緒論及淺基礎(chǔ)2015)

1、1基礎(chǔ)工程Foundation Engineering浙江省精品課程2一、緒論二、淺基礎(chǔ)三、樁基工程四、地基處理五、基坑工程目 錄3土木工程結(jié)構(gòu)橋梁大壩隧道高層建筑土木工程結(jié)構(gòu)都通過基礎(chǔ)支承于巖土體上土木工程結(jié)構(gòu)對基礎(chǔ)應(yīng)該有什么要求？4土木工程結(jié)構(gòu)荷載傳遞方式以常見的房屋建筑為例，建筑物上部結(jié)構(gòu) 基礎(chǔ) 地基。 P基礎(chǔ)（Foundation）：支撐上部結(jié)構(gòu)，并將上部結(jié)構(gòu)荷載向地基傳遞的地下結(jié)構(gòu)。（鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)） 地基（Foundation Ground）：受基礎(chǔ)荷載影響的巖土體（附加應(yīng)力影響范圍內(nèi)的巖土體）基礎(chǔ)地基室外地面室內(nèi)地面墻或柱（上部結(jié)構(gòu)）0.00附加應(yīng)力等值線問題：不同的巖土體（例如

2、軟土和粘土），附加應(yīng)力影響范圍是否一樣？5基礎(chǔ)類型淺基礎(chǔ)（Shallow Foundation）：獨立基礎(chǔ)，條形基礎(chǔ)，筏板基礎(chǔ)深基礎(chǔ)（Deep Foundation）：樁基礎(chǔ)，沉井，沉箱，地下連續(xù)墻6地基土的特性土：固體顆粒組成土骨架，土骨架之間的孔隙充滿水和空氣。 非飽和土：固體顆粒、水、氣 飽和土：固體顆粒，水土的三大基本特性：壓縮性，滲透性，碎散性粘土顆粒的雙電層電鏡下的粘土顆粒土的結(jié)構(gòu)7地基土的壓縮性壓縮性：附加應(yīng)力作用下，土孔隙逐漸減小，體積縮小。壓縮系數(shù)a：壓縮模量Es：壓縮指數(shù)Cc：e-p曲線e-logp曲線基礎(chǔ)沉降、側(cè)向變形8地基土的滲透性滲透性：土中的自由水在壓力梯度作用下在

3、土孔隙中流動的現(xiàn)象。達西定律：地基沉降隨時間變化的過程滲透破壞：管涌、流砂粘土的v-i曲線9地基土的碎散性（抗剪強度）抗剪強度：土體抵抗由于荷載作用產(chǎn)生的土顆粒間相互滑動而導(dǎo)致土體破壞的極限能力，也就是指土體對于外荷載所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的抵抗能力。地基承載力，邊坡穩(wěn)定性，基坑開挖土壓力，擋土墻土壓力不固結(jié)不排水指標(biāo)：固結(jié)不排水總應(yīng)力指標(biāo)：固結(jié)不排水有效應(yīng)力指標(biāo)：固結(jié)排水指標(biāo)：10基礎(chǔ)工程（Foundation Engineering）基礎(chǔ)工程：解決地下結(jié)構(gòu)與巖土體相互作用，共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的各種變形和穩(wěn)定問題。基礎(chǔ)地基地面基礎(chǔ)的內(nèi)力（彎矩、剪力）基礎(chǔ)變形（沉降、側(cè)向變形）基礎(chǔ)穩(wěn)定（地基承載力

4、）11基礎(chǔ)變形（Deformation）變形種類：豎向變形總沉降（total settlement） 不均勻沉降（differential settlement） 傾斜（inclination） 側(cè)向變形（horizontal displacement）容許變形（tolerable deformation）： （1）上部結(jié)構(gòu)受力對基礎(chǔ)變形的要求； （2）結(jié)構(gòu)物正常使用對基礎(chǔ)變形的要求。高聳結(jié)構(gòu)的傾斜地面堆載引起的地基水平變形12基礎(chǔ)變形（Deformation）高層建筑的傾斜13基礎(chǔ)穩(wěn)定性基礎(chǔ)穩(wěn)定性：地基承載力，邊坡穩(wěn)定性，基坑穩(wěn)定性加拿大特朗斯康谷倉杭州地鐵湘湖車站失穩(wěn)破壞邊坡失穩(wěn)我國高速交

5、通發(fā)展迅速2010年：高速鐵路0.7萬公里2020年：高速鐵路1.8萬公里高速鐵路高速交通對線路沉降要求十分嚴格高速公路一般路段沉降不能大于30cm，路橋過渡段沉降不能大于5cm高速鐵路沉降不能大于15mm，路橋過渡段沉降不能大于5mm 2010年：高速鐵路0.7萬公里2020年：高速鐵路1.8萬公里在建的圖高速鐵路16高速鐵路是車輛與周圍環(huán)境（軌、網(wǎng)、空氣、路基）高度耦合的動力系統(tǒng)。車-軌-路基耦合動力學(xué)是研究弓網(wǎng)耦合動力學(xué)、輪軌耦合動力學(xué)、車輛運行穩(wěn)定性、乘客舒適性等的基礎(chǔ)，處于是耦合大系統(tǒng)中的核心位置。輪軌耦合動力學(xué)弓網(wǎng)耦合輸電弓車體轉(zhuǎn)向架車輪軌道路基車-軌-路基耦合動力學(xué)電網(wǎng)高速列車耦

6、合系統(tǒng)動力學(xué)系統(tǒng)傳遞體系高速鐵路 線路沉降嚴重影響車輛運行穩(wěn)定性及安全性高速鐵路線路沉降模式高速列車運行控制指標(biāo) 平穩(wěn)性標(biāo)準：車體垂向加速度小于1.3m/s2 安全性指標(biāo)：輪軌接觸力減載率小于0.6車-軌-路動力相互作用模型 高速交通密集的沿海地區(qū)廣泛分布深厚軟弱土地基軟弱土處理費用高占土建造價1/31/4強度低一次性堆填3m會產(chǎn)生滑坡結(jié)構(gòu)性強擾動引起工程性質(zhì)弱化強度降低 90%固結(jié)系數(shù)降低 9095%抗液化強度降低 1/22/33m填土引起1m最終沉降壓縮性高分布深厚難以全斷面處理100m高速鐵路日本Ariake粘土路基6年工后固結(jié)沉降45cm，運行后累積沉降50cm上海地鐵1號線開通后累積

7、沉降4年內(nèi)達14cm秦沈客運專線試驗段運行2年，路基沉降速率1.06cm/年(638個觀測點)日本Ariake粘土路基上海地鐵1號線已建成的許多重要交通基礎(chǔ)設(shè)施出現(xiàn)了顯著沉降高速鐵路20巖土工程問題解決方法 外荷載（應(yīng)力、變形、水力場等）土工程特性土工構(gòu)筑物試驗土力學(xué)基本理論設(shè)計方法施工技術(shù)巖土工程問題解決方法：基本理論 + 試驗 工程實踐 （設(shè)計方法、施工技術(shù)）21多尺度認識土的特性微觀結(jié)構(gòu) 單元特性 宏觀現(xiàn)象 22 巖土工程的多尺度試驗23基礎(chǔ)工程課程 基礎(chǔ)工程特點：地下隱蔽工程，建筑物的根本。大量的例子表明，建筑物發(fā)生事故，很多與基礎(chǔ)問題有關(guān)?；A(chǔ)一旦發(fā)生事故，很難補救?；A(chǔ)工程造價約占

8、工程總造價的百分之幾到百分之幾十之間，軟弱土地基上基礎(chǔ)工程造價可達到總造價的50%以上。 基礎(chǔ)工程課程特點：屬于巖土工程學(xué)科，建立在土力學(xué)基礎(chǔ)之上，涉及工程地質(zhì)學(xué)、彈性力學(xué)、材料力學(xué)、塑性力學(xué)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等學(xué)科，內(nèi)容廣泛，綜合性強。 基礎(chǔ)工程工作特點：（1）確定建筑物對基礎(chǔ)功能的要求；（2）地質(zhì)勘探，了解巖土層分布及工程性質(zhì)等；（3）運用土力學(xué)原理，分析基礎(chǔ)類型、沉降、承載力等；（4）提出基礎(chǔ)方案及建造施工技術(shù)；（5）原位試驗驗證設(shè)計方案，或者進行原位觀測，優(yōu)化設(shè)計施工方案。 課程要求：（1）熟練掌握土力學(xué)基本原理；（2）學(xué)會分析基礎(chǔ)與巖土體的相互作用規(guī)律及引起的變形和穩(wěn)定性問題，并提出解

9、決措施。24基礎(chǔ)工程課程 成績組成，100%： 期末試卷成績：60% 平時作業(yè)：20%，以是否全部按時完成作業(yè)為依據(jù) 樁基礎(chǔ)設(shè)計：20% 樁基礎(chǔ)設(shè)計： 6-7個同學(xué)一組共同完成作業(yè)，自由組合,自主分工 準備1份計算書及若干設(shè)計圖紙25一、緒論二、淺基礎(chǔ)三、樁基工程四、地基處理五、基坑工程目 錄262.1 概述淺基礎(chǔ)將上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞到地基淺層持力層，要求地基必須具有較高的地基承載力及較低的壓縮性，以滿足承載力和變形要求。淺基礎(chǔ)特點：施工方便、工期短、造價低，在滿足地基強度和變形要求情況下，優(yōu)先選用。P持力層（硬土層）軟弱土P持力層（硬土層）（a）無軟弱下臥層（b）有軟弱下臥層P持力層軟弱土（c

10、）樁基礎(chǔ)27上部結(jié)構(gòu)-基礎(chǔ)-地基共同作用上部結(jié)構(gòu)-基礎(chǔ)-地基共同作用：上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基之間滿足力和變形的協(xié)調(diào)KM1,Kz1,Kx1KM2,Kz2,Kx2KM3,Kz3,Kx3 P1, M1 P2, M2 P3, M3KM, Kz, Kx上部結(jié)構(gòu)凝聚到基礎(chǔ)頂面的抗彎，抗壓和抗水平變形剛度P，M上部結(jié)構(gòu)傳遞到基礎(chǔ)頂面的軸力，彎矩等28柔性基礎(chǔ)和剛性基礎(chǔ)基底反力柔性基礎(chǔ)基底反力分布：柔性基礎(chǔ)抗彎剛度很小，不能抵抗彎矩，基礎(chǔ)不能擴散應(yīng)力?；A(chǔ)底面的反力分布與荷載分布完全一致。剛性基礎(chǔ)基底反力分布：剛性基礎(chǔ)抗彎剛度很大，基礎(chǔ)不發(fā)生出平面變形（撓曲變形）。基礎(chǔ)具有調(diào)節(jié)地基反力分布的能力，基礎(chǔ)底面反力分

11、布與荷載分布不一致。29不同荷載水平下剛性基礎(chǔ)基底反力剛性基礎(chǔ)基底反力分布的架越作用： 剛性基礎(chǔ)能夠跨越基底中部，將荷載相對集中地傳至基底邊緣的現(xiàn)象。砂土地基基礎(chǔ)邊緣的反力為何為零？有一定埋深時，砂土地基基礎(chǔ)邊緣反力為何不為零？粘土地基基礎(chǔ)邊緣的反力為何不為零？30基礎(chǔ)相對剛度對基底反力分布影響 基礎(chǔ)相對剛度越大，架越作用越明顯（基礎(chǔ)邊緣反力大，中間反力小）。 相同基礎(chǔ)剛度情況下，荷載水平越大，基礎(chǔ)反力分布越接近線性；荷載水平越小，基礎(chǔ)邊緣反力與中心反力分布越不均勻?；追戳Ψ植寂c基礎(chǔ)剛度（包括上部結(jié)構(gòu)剛度）、地基剛度（壓縮性）、地基土種類（粘土，砂土）、埋深、荷載水平有關(guān)。31淺基礎(chǔ)的常規(guī)設(shè)

12、計方法上部結(jié)構(gòu)-基礎(chǔ)-地基共同作用：上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基之間滿足力和變形的協(xié)調(diào)常規(guī)設(shè)計方法：將結(jié)構(gòu)分離出上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基，分別進行計算上部結(jié)構(gòu)：假定上部結(jié)構(gòu)柱（墻）腳為固接。采用結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)方法計算上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力，以及柱（墻）腳的反力（軸力、剪力、彎矩等）基礎(chǔ)：假定基底反力線性分布（直線分布）。將柱（墻）腳的反力作為荷載作用于基礎(chǔ)上，根據(jù)基礎(chǔ)上的荷載與基底反力力的平衡條件（合力相同，作用力相同），獲得基底反力分布。按照材料力學(xué)或者彈性力學(xué)方法計算基礎(chǔ)的內(nèi)力及變形。并進行基礎(chǔ)的配筋設(shè)計。地基：假定基礎(chǔ)為柔性。將基底反力作用于地基上（大小相等，方向相反），計算地基沉降，驗算地基承載力。=+

13、上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)地基柱荷載P，M基底反力 p上部結(jié)構(gòu)荷載+32淺基礎(chǔ)的常規(guī)設(shè)計方法常規(guī)設(shè)計方法：滿足了上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基三者之間力的平衡；不滿足三者之間變形協(xié)調(diào)。所獲得的上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基的反力及變形與實際情況有差異。計算方法簡單，可以采用手工計算。常規(guī)設(shè)計方法的適用條件：（1）沉降較小或者較均勻。如果地基不均勻沉降較大，就會在上部結(jié)構(gòu)中引起很大附加內(nèi)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計不安全。（2）基礎(chǔ)剛度較大?；A(chǔ)剛度大，基礎(chǔ)不均勻沉降小，對上部結(jié)構(gòu)的影響小。（3）上部結(jié)構(gòu)布置均勻，對沉降要求不敏感。33 在同一整體大面積基礎(chǔ)上建有多棟高層和低層建筑，應(yīng)該考慮上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基的共同作用。建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)

14、范上部結(jié)構(gòu)-基礎(chǔ)-地基共同作用杭州市民中心大底盤基礎(chǔ)（6座高層建筑坐落在同一個筏板基礎(chǔ)）34淺基礎(chǔ)設(shè)計內(nèi)容淺基礎(chǔ)設(shè)計內(nèi)容：（1）選擇基礎(chǔ)的材料、類型，進行基礎(chǔ)平面布置；（2）確定地基持力層和基礎(chǔ)埋置深度；（3）確定地基承載力；（4）確定基礎(chǔ)的底面尺寸，必要時進行地基變形與穩(wěn)定性驗算；（5）進行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計（對基礎(chǔ)進行內(nèi)力分析、截面計算并滿足構(gòu)造要求）；（6）繪制基礎(chǔ)施工圖，提出施工要求。P 持力層關(guān)鍵： 確定持力層（埋深） 地基承載力驗算（底截面確定） 高度、配筋等（基礎(chǔ)內(nèi)力：彎矩和剪力）35地基基礎(chǔ)設(shè)計原則1、地基的計算（1）地基承載力滿足要求；（2）變形滿足使用要求 結(jié)構(gòu)使用要求 設(shè)備工藝

15、要求：電廠設(shè)備、油罐、化工儲罐等 變形不應(yīng)引起結(jié)構(gòu)過大的附加內(nèi)力（3）不應(yīng)引起周邊環(huán)境過大沉降和變形 2、荷載取值的規(guī)定（1）地基承載力驗算：正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標(biāo)準組合，相應(yīng)的抗力為地基承載力特征值。（2）變形計算：正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準永久組合，不計入風(fēng)及地震荷載。（3）基礎(chǔ)內(nèi)力驗算：承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，采用相應(yīng)的分項系數(shù)。36 淺基礎(chǔ)類型：無筋擴展基礎(chǔ)，擴展基礎(chǔ)，柱下條形基礎(chǔ)，筏板基礎(chǔ)，箱形基礎(chǔ)等。 無筋擴展基礎(chǔ)：由磚、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料組成的墻下條形基礎(chǔ)或柱下獨立基礎(chǔ)?；A(chǔ)內(nèi)不配鋼筋。適用于多層民用建筑和輕型廠房。材料特性：抗

16、壓強度高，抗拉和抗剪強度低。要求基礎(chǔ)必須滿足一定的高寬比，控制基礎(chǔ)內(nèi)的拉力和剪力。因此基礎(chǔ)埋深較深。2.2 淺基礎(chǔ)的類型（a）磚基礎(chǔ)，（b）毛石基礎(chǔ)，（c）毛石或毛石混凝土基礎(chǔ)，（d）灰土或三合土基礎(chǔ)37控制因素基礎(chǔ)內(nèi)的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力界面尺寸確定控制材料強度和臺階寬高比基礎(chǔ)高度需滿足：剛性基礎(chǔ)高度無筋擴展基礎(chǔ) 由磚、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料組成的墻下條形基礎(chǔ)獲柱下獨立基礎(chǔ)。基礎(chǔ)內(nèi)不配鋼筋。(材料抗壓強度相對較高，抗拉和抗剪強度低)：基礎(chǔ)的剛性角，取決于材料的特性：基礎(chǔ)底面寬度：柱或者墻的寬度無筋擴展基礎(chǔ)臺階寬高比的允許值38常見無筋擴展基礎(chǔ)形式磚基礎(chǔ)毛石基礎(chǔ)灰土基礎(chǔ)無筋擴展

17、基礎(chǔ)39 擴展基礎(chǔ)：鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)或者墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)?？箯澬阅芎涂辜粜阅芰己?，適用于多種類型的地基及上部結(jié)構(gòu)荷載，與無筋擴展基礎(chǔ)相比，埋置深度可以較淺。該類型基礎(chǔ)應(yīng)用廣泛。擴展基礎(chǔ)（鋼筋混凝土基礎(chǔ)）柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)（a）階梯型基礎(chǔ)，（b）錐形基礎(chǔ)，（c）杯口基礎(chǔ)40 柱下條形基礎(chǔ)：當(dāng)?shù)鼗^為軟弱、柱荷載較大或者分布不均勻，基礎(chǔ)可能產(chǎn)生較大沉降時，將若干個柱下獨立基礎(chǔ)連成整體?？箯澬阅芎涂辜粜阅芰己茫哂休^大調(diào)節(jié)不均勻沉降的能力。該類型基礎(chǔ)應(yīng)用廣泛。柱下條形基礎(chǔ)41 柱下交叉條形基礎(chǔ)：兩個方向均為條形基礎(chǔ)，雙向抗彎剛度均較大，抵抗雙向不均勻沉降能力強。連梁式交叉條形基礎(chǔ)：一個方

18、向為條形基礎(chǔ)，另一個方向為聯(lián)系梁，聯(lián)系梁用于提高基礎(chǔ)的整體剛度。柱下條形基礎(chǔ)42 筏板基礎(chǔ)：將建筑物的柱子和墻體下方做成滿堂的基礎(chǔ)?；A(chǔ)底面積大，剛度大，抵抗不均勻沉降能力強，整體性好。地下空間可以充分利用，功能布局容易。作為軟弱地基上重要結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)型式。根據(jù)基礎(chǔ)剛度的要求，可以分為平板式筏板（等厚度）和梁板式筏板（下翻地梁）。造價相對較高。筏板基礎(chǔ)煙囪的圓形變厚度筏板基礎(chǔ)43 箱形基礎(chǔ)：由鋼筋混凝土底板、頂板、外墻和內(nèi)隔墻組成的有一定高度的整體空間結(jié)構(gòu)。基礎(chǔ)整體剛度很大，抵抗不均勻沉降能力非常強，一般基礎(chǔ)只會發(fā)生均勻沉降及傾斜變形。由于眾多內(nèi)墻存在，地下空間功能布局較困難。作為軟弱地基上重

19、要結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)型式。造價較高。箱形基礎(chǔ)44基礎(chǔ)的埋置深度（埋深）:基礎(chǔ)底面至天然地面的距離。基礎(chǔ)應(yīng)盡量置于良好的土層（持力層），以減小尺寸。在滿足地基穩(wěn)定和變形要求（保證安全可靠）的前提下，盡量淺埋。影響基礎(chǔ)埋置深度的因素建筑物用途作用在地基上的荷載大小和性質(zhì)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件地基凍融條件相鄰建筑物埋深2.3 基礎(chǔ)的埋置深度埋置深度D天然地面0.00mP45建筑物的功能和使用要求：有無地下室、設(shè)備基礎(chǔ)和地下設(shè)施，基礎(chǔ)的型式和構(gòu)造。高層建筑由于豎向荷載大，為滿足穩(wěn)定性要求，基礎(chǔ)埋深應(yīng)隨建筑物高度適當(dāng)增大,對于巖石上的高層建筑，基礎(chǔ)埋深還應(yīng)滿足抗滑要求。與建筑物有關(guān)的條件箱形和筏形基礎(chǔ)的埋深不

20、宜小于建筑物高度的1/15；樁箱和樁筏基礎(chǔ)的埋深（不計樁長）不宜小于建筑物高度的1/18-1/20HDD/H 1/15HDD/H 1/18-1/20抗震設(shè)防區(qū)(有效抵抗地震水平力）樁46a.土質(zhì)對基礎(chǔ)埋深影響不大，埋深由其他因素和最小埋深確定。b.考慮連續(xù)基礎(chǔ)、人工基礎(chǔ)或深基礎(chǔ)方案。c.軟土厚在2m以內(nèi)時，基礎(chǔ)宜埋置到下層的好土上。軟弱土較厚時按情況（b）處理d.采用“寬基淺埋”方案，增大基礎(chǔ)至軟弱土層的距離（軟弱地基下臥層承載力和沉降驗算）。工程地質(zhì)條件47基礎(chǔ)應(yīng)盡量埋置在地下水位以上，以避免地下水對基坑開挖、基礎(chǔ)施工和使用期間的影響。地下水位以下時，要考慮基坑排水、坑壁圍護以及可能出現(xiàn)的涌

21、土、流砂問題。持力層下有承壓水時要校核坑底土是否會因壓力水的浮托作用而發(fā)生流土破壞。水文地質(zhì)條件h承壓水水頭hw承壓含水層隔水層48氣候、生物活動等基礎(chǔ)應(yīng)埋置于地表以下，不應(yīng)淺于0.5m。相鄰建筑物如不能滿足上述要求，應(yīng)采取分段施工，臨時加固支撐，打板樁，地下連續(xù)墻等施工措施，或加固原有建筑物地基。場地環(huán)境條件不同埋深的相鄰基礎(chǔ)原因？49 地基承載力是指地基承受荷載的能力。 地基承載力特征值（fa）：載荷試驗測定的地基土壓力變形曲線線性變形段內(nèi)規(guī)定的變形（允許值）所對應(yīng)的壓力值，其最大值為比例界限值。2.4 淺基礎(chǔ)的地基承載力強度安全儲備：地基變形不大于允許值地基承載力特征值是允許沉降sa的函

22、數(shù)，而不是一定值。PS允許沉降Sa越大，特征值fa越大SaPu/KfaPu050 根據(jù)土的抗剪強度指標(biāo)確定（1）地基極限承載力理論公式 地基極限承載力K 安全系數(shù)，取值與地基基礎(chǔ)設(shè)計等級、荷載性質(zhì)、土的抗剪強度指標(biāo)的可靠程度以及地基條件等因素有關(guān)，對長期承載力一般取K=2-3。地基承載力特征值的確定DPu51（2）規(guī)范推薦的理論公式（P21，表2-4）荷載偏心距e=l/30（l為偏心方向基礎(chǔ)邊長），采用建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范推薦的，參照p1/4的理論公式，計算地基承載力特征值 fa = Mb b + Md m d + Mcc k式中： Mb，Md ，Mc 承載力系數(shù)，與k 相關(guān)； 基底以下土的重

23、度，地下水位以下取有效重度。 b 基底寬度，大于6m時按6m取值，對于砂土，小于3m時按3m??； m 基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取有效重度。 d 基礎(chǔ)埋置深度。 ck 、k 基底下一倍基寬深度范圍內(nèi)土的粘聚力 、內(nèi)摩擦角標(biāo)準值。地基承載力特征值的確定52地基承載力特征值的確定短期承載力計算：施工速度較快，地基持力層透水性及排水條件不良時地基土因未充分排水固結(jié)而破壞此時取 Mb=0，Md=1，Mc=3.14，公式可簡化為：Cu為土的不排水抗剪強度天然淤泥質(zhì)土地基上，進行堆載，地基不排水抗剪強度Cu=15kPa。一次性可以堆多少荷載？淤泥質(zhì)土，Cu=15kPa H=？ 53地基承載

24、力特征值的確定理論公式計算地基承載力，計算結(jié)果影響最大的是土的抗剪強度。強度指標(biāo)如何選取？粘土，砂土地基承載力不僅與土的性質(zhì)有關(guān)，還與基礎(chǔ)的大小、性狀、埋深以及荷載情況等有關(guān)。地基承載力隨埋深d線性增加，但對實體基礎(chǔ)，由于回填土重量的相應(yīng)增加，使得這一效應(yīng)不明顯。 淤泥質(zhì)土 r=17kN/m3Cu=15kPa，fu=0 車站基底壓力 P=163 kPa埋深 H=16 mB=20 m水位 0.00 54按地基荷載試驗確定荷載試驗包括淺層平板試驗、深層平板試驗及螺旋板荷載試驗。載荷試驗影響深度可達1.5-2倍承壓板寬度，能較好反映天然土體壓縮性地基承載力特征值的確定55當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3m，或埋置深

25、度大于0.5m時，從載荷試驗或其他原位測試等方法所確定的承載力特征值需作修正：f a( f )= f ak ( f k ) + b(b-3) + dm(d - 0.5) (2-14)b，d 基礎(chǔ)寬度和埋深的承載力修正系數(shù)，按基底以下土的類型查表。地基承載力特征值的確定1、根據(jù)載荷板試驗確定的承載力特征值為什么需要進行寬度和深度的修正？2、基礎(chǔ)的一側(cè)填土，一側(cè)未填土，該如何計算承載力？3、土工格柵加筋路堤、油罐基礎(chǔ)（柔性基礎(chǔ)）承載力計算是否需要考慮寬度修正？4、基礎(chǔ)下為分層地基，如何計算地基承載力？56地基承載力驗算當(dāng)基礎(chǔ)只承受軸心荷載作用時,需滿足: pk fa式中 fa修正后的地基承載力特征

26、值。 pk 相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準組合時，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值，按下式計算： pk = (Fk + Gk) /A 式中： A 基礎(chǔ)底面面積； Fk 相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準組合時，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面豎向力的設(shè)計值； Gk 基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的土重。（考慮水位的影響）當(dāng)基礎(chǔ)承受偏心荷載作用時,需滿足 pkmax 1.2faD 0.00 mFkGk57位于持力層以下且承載力明顯低于持力層的土層，稱為軟弱下臥層。如果軟弱下臥層埋藏不夠深，擴散到下臥層的應(yīng)力大于下臥層的承載力時，地基仍然有失效可能，因此需要進行軟弱下臥層承載力驗算。地基軟弱下臥層承載力驗算軟弱土P持力層作用在下臥層頂面的應(yīng)力(包括自重應(yīng)力和附

27、加應(yīng)力)不應(yīng)超過它的承載力： z + c z f az （2-16）式中： z 荷載效應(yīng)標(biāo)準組合時，軟弱下臥層頂面的附加應(yīng)力值 c z 軟弱下臥層頂面處的自重應(yīng)力值；f az 軟弱下臥層頂面處的地基承載力特征值。（只要進行深度修正，不要進行寬度修正）58假定基底附加壓力以某一角度向下向外擴散基底總的附加壓力與擴散面上總的附加壓力相等條形基礎(chǔ)矩形基礎(chǔ)地基軟弱下臥層承載力驗算：基底附加應(yīng)力：基底壓力：基底位置自重應(yīng)力59例題在某柱基礎(chǔ)，作用在設(shè)計地面處的柱荷載設(shè)計值，基礎(chǔ)尺寸，埋深及地基條件如圖所示，驗算持力層承載力。解答：（1）地基承載力特征值計算：因b=3m,d=2.3m,e=0.800.85

28、,IL=0.740.85，查表2-5可得b=0.3，d=1.6?；滓陨贤恋钠骄葜兀旱鼗休d力的深寬修正：60解答：（2）基底平均壓力：基底最大壓力：所以，持力層地基承載力滿足要求。61總結(jié)：本算例中容易出現(xiàn)的錯誤：（1）基礎(chǔ)自重設(shè)計值G計算錯誤，如采用 （2）上部荷載合力計算錯誤，如未計算水平力的作用；（3） 6263柱下矩形基礎(chǔ)底面尺寸為5.4m*2.7m,試根據(jù)圖中各項資料驗算持力層和軟弱下臥層的承載力是否滿足要求。例題2-564（1）持力層承載力驗算先對持力層承載力特征值fak進行修正。查表2-5，得 ，由式（2-15），得基底處的總豎向力：基底處的總力矩：基底平均壓力: （可以）偏

29、心距： （可以）基底最大壓力： (可以)例題2-565（2）軟弱下臥層承載力驗算 由 ，查表2-7，得 下臥層頂面處的附加應(yīng)力：下臥層頂面處的自重應(yīng)力：下臥層承載力特征值： （可以）驗算： （可以）經(jīng)驗算，基礎(chǔ)地面尺寸及埋深滿足要求。 例題2-566墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計截面設(shè)計內(nèi)容：確定基礎(chǔ)高度、基礎(chǔ)底板配筋設(shè)計中不考慮基礎(chǔ)及其上土重力僅考慮地基頂面荷載所產(chǎn)生的地基凈反力pj （基底反力-基礎(chǔ)自重 = 基底凈反力）墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)施工67構(gòu)造要求：1) 梯形截面基礎(chǔ)的邊緣高度不宜小于200mm，基礎(chǔ)高度小于等于250mm時，可做成等厚度板。2）墊層混凝土等級應(yīng)為C10，厚度一般為1

30、00mm，每邊伸出基礎(chǔ)50-100mm。3）底板受力鋼筋直徑不宜小于10mm，間距不宜大于200mm，也不宜小于100mm?？v向分布鋼筋直徑不小于8mm，間距不大于300 mm，每延米分布鋼筋的面積應(yīng)不小于受力鋼筋面積的1/10。4) 基礎(chǔ)混凝土的等級不應(yīng)低于C20；5）基礎(chǔ)寬度大于或等于2.5m時，底板受力鋼筋的長度可取基礎(chǔ)寬度0.9倍并交錯布置；6）地基軟弱時，基礎(chǔ)截面可采用帶肋的板7）基礎(chǔ)底板在T形及十字交接處，底板橫向受力鋼筋僅沿一個主要受力方向布置，另一方向的橫向受力鋼筋可布置到主要受力方向方向底板寬度的1/4。拐角處底板橫向受力鋼筋應(yīng)沿兩個方向布置。墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計68軸

31、心荷載作用基礎(chǔ)高度h0由混凝土的受剪承載力確定 （2-45）V 為驗算截面的剪力設(shè)計值 （2-46） （2-47） 式中 pj = F / b，基底的凈反力；b 1 基礎(chǔ)懸挑部分的長度；ft 混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計bb1自然地面69基礎(chǔ)底板配筋由底板的彎矩確定配筋應(yīng)符合抗彎的要求，條基的最大彎矩 M 發(fā)生在懸臂的根部，等于： （2-49） 每沿米底板受力鋼筋截面面積As(mm2/m)為 （2-50） 式中：fy為鋼筋抗拉強度設(shè)計值。 墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計70偏心荷載作用基礎(chǔ)邊緣的最大和最小凈反力分別為：式中：M 相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時作用于基礎(chǔ)底面的力矩值。

32、 e0荷載的偏心距基礎(chǔ)高度和配筋按式2-47和2-50計算，但剪力和彎矩設(shè)計值按下式計算 （2-53） （2-54）墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計自然地面基礎(chǔ)計算截面處的凈反力設(shè)計值71軸心荷載作用基礎(chǔ)高度由沖切承載力確定 Fl 0.7hp ft bm ho （2-55） F l = A 1 p j （2-56）pj 相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合的地基凈反力A1 沖切力作用面積hp受沖切承載力截面高度影響系數(shù)： 當(dāng)h 800mm時，hp = 1； 當(dāng)h 2000mm時，取hp= 0.9 其間按線性內(nèi)插法取用。ft 混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值bm 沖切破壞錐體斜裂面上、下（頂、底）邊長bt和bb的平均值。h

33、0 基礎(chǔ)有效高度。柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)設(shè)計72柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)設(shè)計A1 沖切力作用面積73在基礎(chǔ)為中心受壓時，基底凈反力對-斷面引起的彎矩為：式中A1234為梯形1234的面積L0為梯形A1234的形心O到柱邊的距離柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)設(shè)計74在基礎(chǔ)為中心受壓時，基底凈反力反力對-截面引起的彎矩為：（2-59） （2-60）同理得凈反力對-斷面產(chǎn)生的彎矩： （2-61） （2-62）柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)設(shè)計75偏心荷載作用當(dāng)基礎(chǔ)受偏心荷載作用，并只在矩形基礎(chǔ)長邊方向產(chǎn)生偏心，則當(dāng)荷載偏心距e=l/6時（2-63）（2-65）柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)設(shè)計76地基變形按其特征可分為四種：

34、沉降量獨立基礎(chǔ)中心點的沉降量或整幢建筑物基礎(chǔ)的平均沉降量；沉降差相鄰兩個柱基的沉降量之差；傾斜基礎(chǔ)傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值；局部傾斜砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱向6-10m內(nèi)基礎(chǔ)兩點的沉降差與其距離的比值。 地基變形驗算要求： 為地基變形計算值，為地基變形允許值。地基變形驗算77地基變形驗算沉降量/沉降差/傾斜L DS782-8 減輕不均勻沉降危害的措施地基軟弱和不均勻，上部結(jié)構(gòu)荷載懸殊，鄰近建筑物的新建等，都會使建筑物產(chǎn)生不均勻沉降，對框架結(jié)構(gòu)，不均勻沉降會在附件中產(chǎn)生附加應(yīng)力，降低了結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的承載力 解決途徑增強上部結(jié)構(gòu)對不均勻沉降的適應(yīng)能力設(shè)法減少不均勻沉降或總沉降量79建筑物體型應(yīng)力

35、求簡單平面形狀復(fù)雜的建筑物在縱橫交接處，基礎(chǔ)密集，地基中附加應(yīng)力疊加，其沉降往往就大于其他部位，引起建筑物撓曲、傾斜，墻體開裂。建筑物高低變化太大，不同部位的地基所受到的荷載大小就不同，在高低相鄰處將產(chǎn)生較大的沉降差，使較低的建筑物產(chǎn)生裂縫，裂縫向上傾向較高的部位。應(yīng)盡量采用平面形狀簡單的“一”字形、等高度建筑物，這種體型簡單的建筑物能夠有效減少和調(diào)整地基的不均勻沉降。建筑措施圖2-33 建筑物高差太大而開裂圖2-32 “L”型建筑物一翼墻身開裂形態(tài)80控制建筑物的長高比及合理布置墻體建筑物的長高比是決定結(jié)構(gòu)整體剛度的主要因素。長高比大的建筑物，整體剛度差，調(diào)整不均勻沉降的能力差，產(chǎn)生的撓曲就大，容易因撓曲過度而開裂。圖2-34 建筑物因長高比過大而開裂建筑措施81設(shè)置沉降縫用沉降縫可以將建筑物分割成若