基礎(chǔ)工程設(shè)計原理

1、基礎(chǔ)工程設(shè)計原理課程教學(xué)大綱（Principle Design of Foundation Engineering）一、課程編號：08081281二、課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課三、課程類型：必修課四、學(xué)分：2.5總學(xué)時：40五、考核方式：考試六、先修課程：土力學(xué)與工程地質(zhì)，材料力學(xué)，結(jié)構(gòu)力學(xué)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)七、適用專業(yè)：土木工程八、課程教學(xué)目標：通過本課程主要講授土木工程中常見的淺基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)及其他人工構(gòu)造基礎(chǔ)的設(shè)計基本 理論、設(shè)計計算方法，同時了解各類基礎(chǔ)的施工要點。九、說明本課程是土木工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其主要任務(wù)是使學(xué)生掌握建筑物基礎(chǔ) 的設(shè)計原理及計算方法，了解基礎(chǔ)的施工方法，為今

2、后從事工程設(shè)計或施工打好基礎(chǔ)。本大綱堅持以中國特色社會主義理論體系為指導(dǎo)，借鑒省內(nèi)外同類高校有關(guān)該學(xué)科的理 論研究成果與應(yīng)用實踐，力圖合理、準確、全面概括基礎(chǔ)工程設(shè)計的基本內(nèi)容，期望能較好 的體現(xiàn)以下特點：了解地基基礎(chǔ)的概念和建筑工程對地基基礎(chǔ)的要求。掌握淺基礎(chǔ)的類型，基礎(chǔ)埋置深 度的選擇，地基土容許承載力的確定和基礎(chǔ)底面尺寸的確定方法;掌握軟弱下臥層的驗算和 地基變形驗算；了解地基變形引起的建筑物的危害；掌握鋼筋混凝土單獨基礎(chǔ)的設(shè)計方法； 了解地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用的概念和鋼筋混凝土梁、板式基礎(chǔ)的簡化計算方法；了 解柱下條形基礎(chǔ)，柱下交梁基礎(chǔ)，片筏基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)；掌握減輕不均勻沉降危害

3、的措施； 了解補償式基礎(chǔ)概要。了解Winkler地基上梁和板的計算原理，地基上梁的數(shù)值分析和地基上板的數(shù)值分 析方法。掌握單樁豎向承載力的確定方法，靜載荷試驗方法，群樁的豎向承載力確定方法和 群樁的地基強度驗算方法;掌握樁基礎(chǔ)沉降計算方法，樁基礎(chǔ)的設(shè)計方法和樁的水平承載力 確定方法。了解沉井的構(gòu)造及施工工藝，掌握沉井的設(shè)計與計算。了解支護結(jié)構(gòu)的類型及特點；掌握基坑圍護工程設(shè)計的依據(jù)；掌握重力式水泥土擋 墻設(shè)計；熟悉排樁或地下連續(xù)墻式支護結(jié)構(gòu)設(shè)計；熟悉井點降水及土方開挖。掌握常用的地基處理原理與設(shè)計方法。使用教材及參考資料教材：袁聚云主編，基礎(chǔ)工程設(shè)計原理，同濟大學(xué)出版社，2007。參考資料：白

4、曉紅主編，基礎(chǔ)工程設(shè)計原理，科學(xué)出版社，2005。平時成績、期末比例關(guān)系：平時（30%），期末（70%）。十、基本教學(xué)內(nèi)容及課時分配（一）教學(xué)內(nèi)容第一章地基模型及其參數(shù)的確定【教學(xué)目的與要求】地基與基礎(chǔ)的基本概念，基礎(chǔ)工程重要性，課程基本內(nèi)容簡介、課程特點及學(xué)習(xí)要求?；A(chǔ)工程的設(shè)計原則：設(shè)計內(nèi)容、依據(jù)及原則（需同時滿足強度、變形及穩(wěn)定性三大要 求）；基礎(chǔ)型式選取原則、地基一基礎(chǔ)一上部結(jié)構(gòu)共同作用概念。【教學(xué)重點與難點】基礎(chǔ)底面尺寸的確定方法；軟弱下臥層的驗算，地基變形驗算；地基變形引起建筑物危 害的實例分析；鋼筋混凝土單獨基礎(chǔ)的設(shè)計；地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用的概念；鋼筋 混凝土梁、板式基礎(chǔ)

5、的簡化計算方法；柱下條形基礎(chǔ)，柱下變梁基礎(chǔ)，片筏基礎(chǔ)，箱形基礎(chǔ)； 減輕不均勻沉降危害的措施；補償式基礎(chǔ)概要?！局饕獌?nèi)容】第一節(jié)概述第二節(jié)線性彈性地基模型一、文克勒地基模型二、彈性半空間地基模型三、分層地基模型第三節(jié)非線性彈性地基模型第四節(jié)地基的柔度矩陣和剛度矩陣一、文克勒地基模型的柔度矩陣二、彈性半空間地基模型的柔度矩陣三、分層地基模型的柔度矩陣四、非線性彈性地基模型的柔度矩陣第五節(jié)地基模型參數(shù)的確定一、基床系數(shù)K的確定二、幾種曲線的線性變換及參數(shù)確定法第六節(jié)地基模型的選擇【思考題】何謂地基模型？最常用的，最簡單的線彈性地基模型有哪幾種？寫出文克勒地基模型的柔度矩陣？試述非線性彈性地基模型的參

6、數(shù)及其確定方法？第二章天然地基上淺基礎(chǔ)的設(shè)計【教學(xué)目的與要求】淺基礎(chǔ)的分類；淺基礎(chǔ)的材料；淺基礎(chǔ)埋置深度的確定方法；地基計算（承載力、地基 變形、地基穩(wěn)定性）；剛性基礎(chǔ)設(shè)計；擴展基礎(chǔ)設(shè)計。了解淺基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)類型、材料類型；掌握淺基礎(chǔ)埋置深度的確定方法；掌握淺基礎(chǔ)的地 基計算（承載力、地基變形、地基穩(wěn)定性）方法；掌握剛性基礎(chǔ)、擴展基礎(chǔ)的設(shè)計方法?！窘虒W(xué)重點與難點】Winkler地基上梁和板的計算；地基上梁的數(shù)值分析；地基上板的數(shù)值分析方法?！局饕獌?nèi)容】第一節(jié) 概述第二節(jié) 淺基礎(chǔ)的類型一、剛性基礎(chǔ)二、柔性基礎(chǔ)第三節(jié)基礎(chǔ)的埋置深度一、建筑物的用途類型及荷載大小性質(zhì)二、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)三、相鄰建筑物基

7、礎(chǔ)埋深的影響四、地基土凍脹和融陷得影響五、補償基礎(chǔ)概念第四節(jié) 地基承載力的確定及驗算一、安全等級二、荷載確定三、地基基礎(chǔ)設(shè)計的技術(shù)要求四、地基基礎(chǔ)設(shè)計的三種表達式五、地基承載力的確定及驗算第五節(jié)地基底面尺寸的確定第六節(jié)地基的變形驗算第七節(jié)地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性驗算一、基本概念二、.上部結(jié)構(gòu)剛度對共同作用的影響三、地基土性質(zhì)與計算模型的影響第八節(jié)減輕不均勻沉降危害的措施一、建筑措施二、結(jié)構(gòu)措施三、施工措施【思考題】試述剛性基礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ)的區(qū)別？何謂基礎(chǔ)的埋置深度？影響基礎(chǔ)埋深有哪些因素？何謂補償基礎(chǔ)？地基基礎(chǔ)設(shè)計原理是什么？確定地基承載力的方法有哪些？何謂軟弱下臥層？試述驗算軟弱下臥層強度的要點？什么

8、情況下需進行地基變形驗算？變形控制特征有哪些？何謂上部結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)的共同作用？由于地基不均勻變形引起的建筑物裂縫有什么規(guī)律？減輕建筑物不均勻沉降危害的措施有哪些？第三章淺基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計【教學(xué)目的與要求】條形、筏形、箱形基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)特點、計算特點；上部結(jié)構(gòu)一基礎(chǔ)一地基共同作用原理； 地基模型（文克爾、半無限空間、有限壓縮層）；柱下條形基礎(chǔ)計算（倒梁法、文克爾地基 梁法）?！窘虒W(xué)重點與難點】鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)及箱形基礎(chǔ)的特點、適宜條件和一般構(gòu)造要求。彈性地 基梁的基本分析方法。柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)及箱形基礎(chǔ)等基本分析和簡化計 算方法。【主要內(nèi)容】第一節(jié)概述第二節(jié)無筋擴展基礎(chǔ)一、

9、剛性基礎(chǔ)的設(shè)計原理二、剛性基礎(chǔ)的構(gòu)造要求三、剛性基礎(chǔ)的設(shè)計計算步驟第三節(jié)墻下條形基礎(chǔ)一、墻下條形基礎(chǔ)的設(shè)計原則二、基礎(chǔ)截面的設(shè)計計算步驟三、墻下條形基礎(chǔ)的構(gòu)造要求第四節(jié)柱下獨立基礎(chǔ)一、柱下獨立基礎(chǔ)的設(shè)計計算二、柱下獨立基礎(chǔ)的設(shè)計構(gòu)造要求第五節(jié)柱下交叉條形基礎(chǔ)一、柱下條形基礎(chǔ)的受力特點二、基礎(chǔ)梁的縱向內(nèi)力計算三、柱下條形基礎(chǔ)的設(shè)計計算步驟四、柱下條形基礎(chǔ)的構(gòu)造要求第六節(jié)十字交叉條形基礎(chǔ)一、節(jié)點荷載的初步分配二、節(jié)點荷載的調(diào)整第七節(jié)筏板基礎(chǔ)一、地基承載力驗算二、筏板的內(nèi)力計算三、截面強度驗算與配筋計算四、筏板基礎(chǔ)的構(gòu)造與基本要求第八節(jié)箱型基礎(chǔ)一、箱型基礎(chǔ)的構(gòu)造與基本設(shè)計要求二、箱型基礎(chǔ)的設(shè)計計算【

10、思考題】地基反力分布假設(shè)有哪些？其適用條件各是什么？簡述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容？試比較剛性基礎(chǔ)，墻下條形基礎(chǔ)與柱下獨立基礎(chǔ)在截面高度確定方法上的區(qū)別？試述倒梁法計算柱下條形基礎(chǔ)的過程和適用條件？如何區(qū)分無限長梁河有限長梁？文克勒地基上無限長梁河有限長梁的內(nèi)力是如何求 得的？簡述用有限單元法計算彈性地基梁與彈性地基板內(nèi)力與變形的主要步驟。第四章樁基礎(chǔ)【教學(xué)目的與要求】概述（深基礎(chǔ)類型、樁的分類等）；單樁豎向承載力分析、負摩擦力等；單樁豎向承載 力的確定方法（靜載試驗法、靜力觸探法、經(jīng)驗公式法）；樁的抗拔承載力、橫向承載力； 橫向荷載作用下單樁內(nèi)力計算；樁基計算（群樁基礎(chǔ)的工作特點、樁基承載力計算

11、）；承臺 的設(shè)計與計算；樁基礎(chǔ)的設(shè)計步驟。了解深基礎(chǔ)的類型（樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)、沉箱基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻基礎(chǔ)等）；了解單樁豎 向承載力分析方法，理解負摩擦力的概念；了解單樁豎向承載力的現(xiàn)場試驗方法（靜載試驗 法、靜力觸探法等）；掌握按經(jīng)驗公式法（規(guī)范）計算單樁承載力的方法；理解樁的抗拔承 載力、橫向承載力的確定方法；掌握橫向荷載作用下單樁內(nèi)力計算方法；理解樁基群樁基礎(chǔ) 的工作特點，掌握其承載力的計算方法；掌握承臺的設(shè)計與計算、樁基礎(chǔ)的設(shè)計步驟?！窘虒W(xué)重點與難點】單樁豎向荷載的傳遞；單樁豎向承載力的確定方法，靜載荷試驗方法；群樁的豎向承載 力，群樁的地基強度驗算；樁基礎(chǔ)沉降計算方法簡介；樁基礎(chǔ)的設(shè)計；

12、樁的水平承載力?！局饕獌?nèi)容】第一節(jié)概述第二節(jié)樁的類型及施工工藝一、樁的分類二、各類樁的主要特點第三節(jié) 豎向荷載下的樁基礎(chǔ)一、單樁的荷載傳遞和荷載-沉降特性二、單樁承載力確定三、群樁承載力確定四、樁的負摩阻力和抗拔承載力五、樁基沉降計算六、沉降控制符合樁基設(shè)計的基本概念第四節(jié) 水平荷載下的樁基礎(chǔ)一、單樁水平靜荷載試驗確定水平承載力二、基樁內(nèi)力和位移計算的基本概念三、彈性單樁，單排樁的內(nèi)力和位移計算四、彈性多排樁基樁內(nèi)力與位移計算第五節(jié) 樁基礎(chǔ)設(shè)計一、樁型的選擇二、基樁幾何尺寸確定三、確定樁數(shù)及其平面布置四、樁身結(jié)構(gòu)強度驗算五、承臺設(shè)計計算【思考題】樁可以分為多少類？各類樁的優(yōu)缺點和適用條件是什么

13、？軸向荷載在樁身是如何傳遞的？影響樁側(cè)，樁端阻力的因素有哪些？什么是樁的負摩阻力？如何進行計算？地基土的水平向土抗力大小與那些因素有關(guān)？“m”法為什么要分多排樁和單排樁？彈性樁和剛性樁？什么叫“群樁效應(yīng)”？請說明單樁承載力與群樁中一根樁的承載力有什么不同？第五章沉井基礎(chǔ)（選修）【教學(xué)目的與要求】了解沉井的概念、作用、適用條件及主要施工方法。熟悉沉井的常用類型和基本構(gòu)造。 掌握沉井的設(shè)計內(nèi)容與驗算思路，尤其是作為永久整體深基礎(chǔ)的計算方法（剛性樁），以及作 為臨時支擋結(jié)構(gòu)的受力特點、刃腳等計算與驗算位置?！窘虒W(xué)重點與難點】沉井的構(gòu)造及施工工藝；沉井的設(shè)計與計算?！局饕獌?nèi)容】第一節(jié)概述第二節(jié)沉井基礎(chǔ)

14、的構(gòu)造及施工計算一、沉井的組成構(gòu)造二、沉井的施工第三節(jié)沉井的設(shè)計與計算一、沉井作為整體深基礎(chǔ)的設(shè)計與計算二、沉井的結(jié)構(gòu)設(shè)計【思考題】沉井基礎(chǔ)有什么特點？沉井基礎(chǔ)的設(shè)計計算包含哪些內(nèi)容？第六章基坑圍護【教學(xué)目的與要求】了解基坑工程特點、常用支護結(jié)構(gòu)形式及其適用條件與穩(wěn)定性分析方法。熟悉基坑各種 常用的控制地下水設(shè)計計算方法。掌握作用于支護結(jié)構(gòu)上的水、土壓力計算方法。掌握懸臂 式、單支撐樁墻結(jié)構(gòu)的基本計算方法?！窘虒W(xué)重點與難點】支護結(jié)構(gòu)的類型及特點；基坑圍護工程設(shè)計的依據(jù)；重力式水泥土擋墻設(shè)計；排樁或地 下連續(xù)墻式支護結(jié)構(gòu)設(shè)計；井點降水及土方開挖。【主要內(nèi)容】第一節(jié) 概述第二節(jié)基坑支護的形式及特點

15、一、重力式擋土墻二、排樁或地下連續(xù)墻式擋土墻三、逆作拱墻擋土墻四、土釘支護第三節(jié)基坑支護的設(shè)計與施工一、基坑工程等級二、國家及地區(qū)的有關(guān)規(guī)范規(guī)程三、場地巖土工程地質(zhì)勘察資料四、周圍環(huán)境資料五、主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計資料六、施工條件第四節(jié)重力式水泥擋土墻設(shè)計一、設(shè)計內(nèi)容二、土壓力計算三、基本驗算第五節(jié) 排樁或地下連續(xù)墻式支護結(jié)構(gòu)設(shè)計一、圍護樁墻設(shè)計二、內(nèi)支撐系統(tǒng)設(shè)計三、土層錨桿設(shè)計第六節(jié) 土釘墻設(shè)計一、一般規(guī)定二、基本計算第七節(jié)井點降水及土方開挖一、井點降水二、土方開挖第八節(jié)基坑監(jiān)測與環(huán)境監(jiān)護一、監(jiān)測項目的選擇二、現(xiàn)場測試前的準備工作三、現(xiàn)場測試【思考題】試簡述支護結(jié)構(gòu)的類型及其各自主要特點？進行重力式

16、水泥擋土墻設(shè)計需進行哪些基本驗算？排樁或地下連續(xù)墻式支護結(jié)構(gòu)進行坑底抗隆起穩(wěn)定驗算時應(yīng)采用什么土層的C， 值？在對內(nèi)支撐系統(tǒng)進行布置時應(yīng)注意哪些事項？土層錨桿與土釘墻主要區(qū)別在哪些方面？試簡述井點降水的類型及各自適用條件？基坑監(jiān)測的項目主要有哪些？第七章軟弱土地基處理【教學(xué)目的與要求】了解軟弱地基概念、常用的處理方法及其適應(yīng)性。了解復(fù)合地基理論和基本概念，熟悉 復(fù)合地基承載力的確定方法和地基沉降計算方法。掌握換填法、排水固結(jié)法的適用范圍及設(shè) 計計算。了解深層攪拌法、砂石樁法、強夯法適用范圍及設(shè)計計算。了解土工合成材料在工 程中的應(yīng)用、已有建筑物地基加固方法以及常用糾傾方法?！窘虒W(xué)重點與難點】軟

17、弱土的分類和特性；土的壓實和夯實；換土墊層；深層攪拌法簡介?！局饕獌?nèi)容】第一節(jié)概述一、地基處理的對象與目的二、地基處理方法的分類三、地基處理的原則及其注意事項第二節(jié)換填墊層法一、還填法的作用和適用范圍二、墊層的設(shè)計與計算三、墊層的施工四、砂墊層工程實例第三節(jié)排水固結(jié)法一、加固機理二、地基固結(jié)度計算三、排水系統(tǒng)四、加載系統(tǒng)第四節(jié)密實法一、碾壓法二、夯實法三、擠密法第五節(jié)化學(xué)加固法一、注漿法二、水泥土攪拌法【思考題】地基處理方法的選擇應(yīng)考慮哪些原則問題？試述排水固結(jié)法加固地基的機理？采用排水固結(jié)法處理地基時，為什么要設(shè)置排水系統(tǒng)？簡述超載預(yù)壓法的概念以及如何合理的確定超載量的大??？密實法處理地基的

18、方法有哪幾種？為什么密實法對飽和軟土的效果沒有非飽和軟土 好？試比較表面壓實法，重錘夯實法和強夯法的特點，為什么強夯法又稱為動力加固法？試從基底的應(yīng)力狀態(tài)來說明換土墊層法處理地基的原理？換土墊層的厚度和寬度是如何確定的？并驗算哪些問題？何謂擠密注漿，劈裂注漿和高壓噴射注漿？三者有何區(qū)別？適用條件是什么？擠密樁的作用是什么？其設(shè)計計算包括哪些內(nèi)容？排水固結(jié)法中砂井的作用是什么？砂井地基的固結(jié)度如何計算？深層攪拌法是如何加固地基的？如何驗算復(fù)合地基的承載力？深層攪拌樁加固地基，濕法和干法有何區(qū)別？比較兩者之間的優(yōu)缺點？第八章 特殊性土地基（選修）【教學(xué)目的與要求】了解特殊土的種類、工程性質(zhì)及其判別

19、方法。熟悉濕陷性黃土、膨脹土、紅粘土和山區(qū) 地基等基本的處治方法。【教學(xué)重點與難點】了解幾種特殊地基的工程特性及基礎(chǔ)工程應(yīng)注意事項。【主要內(nèi)容】第一節(jié)概述一、特殊性土的成土環(huán)境二、特殊性土類及其分布第二節(jié)黃土地基一、黃土的成因特征及其分布二、黃土的濕陷性及其評價三、黃土地基的濕陷性等級四、黃土地基的承載力五、黃土地基的工程措施第三節(jié)膨脹土地基一、膨脹土的成因及其分布二、膨脹土的工程特性及對工程的危害三、膨脹土地基的分類及評價四、建筑施工注意事項第四節(jié) 紅粘土地基一、紅粘土的成因及其分布二、紅粘土的工程特性三、紅粘土的工程分類四、紅粘土地基設(shè)計處理第五節(jié)鹽漬土地基一、鹽漬土的成因及其分布二、鹽漬土的分類三、鹽漬土地基的評價四、鹽漬土地區(qū)施工及防腐措施第六節(jié)凍土地基一、凍土的特征及分布二、凍土的物理力學(xué)性質(zhì)三、凍土的融化下沉與融化壓縮【思考題】試述特殊性土的工程特性與成土環(huán)境的關(guān)系？何謂濕陷性黃土，自重濕陷性黃土與非自重濕陷性黃土？試述黃土地基處理的原理以及各種處理方法的優(yōu)缺點？試述膨脹土的脹縮機理？在膨脹土地基上建筑的工程措施注意哪些問題？建筑地基土鹽漬化的機理？簡述凍脹土地基的凍脹機理？試述濕陷性，溶陷性和融陷性的機理？試比較膨脹土的膨脹，鹽漬土的鹽脹以及凍土的凍脹其各自的特點，應(yīng)采取哪些工程 措施來防止其對建筑物的危害？第九章動力機器基礎(chǔ)（選修）【教學(xué)目的與要求】了解