《土木工程基礎(chǔ)》課件

土木工程基礎(chǔ)課程簡介本課程旨在介紹土木工程的基本原理和實踐應(yīng)用，為學(xué)生提供扎實的理論基礎(chǔ)和實踐技能，使學(xué)生能夠勝任土木工程領(lǐng)域的工作。課程目標(biāo)1掌握土木工程基礎(chǔ)知識，了解土木工程學(xué)科的基本概念、理論體系和應(yīng)用領(lǐng)域。2掌握工程地質(zhì)的基本理論和方法，能夠進行簡單的工程地質(zhì)勘探和分析。3了解基礎(chǔ)工程的基本原理，能夠進行簡單的基礎(chǔ)設(shè)計和施工。4掌握鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)等常見結(jié)構(gòu)類型的設(shè)計和施工方法。課程安排1地球科學(xué)概述2地質(zhì)勘探與土石方工程3地基基礎(chǔ)工程4結(jié)構(gòu)類型概述5建筑物基礎(chǔ)和建筑防水抗震6水工建筑物基礎(chǔ)和抗震7結(jié)論與展望地球科學(xué)概述地球科學(xué)是一門研究地球及其相關(guān)現(xiàn)象的學(xué)科，包括地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、地球化學(xué)、大氣科學(xué)、海洋科學(xué)、水文學(xué)等多個分支學(xué)科。地球科學(xué)研究地球的起源、演化、組成、結(jié)構(gòu)、動力過程以及與人類活動的關(guān)系。地球科學(xué)是人類認識和利用地球資源、保護地球環(huán)境的重要基礎(chǔ)學(xué)科，在資源勘探、環(huán)境保護、災(zāi)害防治、城市規(guī)劃等方面發(fā)揮著重要作用。地球的形狀和大小1234地球是一個不規(guī)則的球體，但為了簡化計算，常將其近似為一個扁球體。地球的赤道半徑為6378.137千米，極半徑為6356.752千米。地球的表面積約為5.1億平方千米，體積約為10.8321×10^12立方千米。地球的平均密度約為5.52克/立方厘米。地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)1地殼地球最外層，厚度約為5-70千米，主要由巖石組成。2地幔地殼之下，厚度約為2890千米，主要由硅酸鹽巖石組成。3地核地球中心，厚度約為3486千米，主要由鐵和鎳組成。地球表層巖石成因巖漿巖由巖漿冷卻凝固形成，具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，如花崗巖、玄武巖。沉積巖由風(fēng)化、侵蝕、搬運、沉積和固結(jié)形成，具有層理結(jié)構(gòu)，如砂巖、頁巖、石灰?guī)r。變質(zhì)巖由巖漿巖或沉積巖在高溫高壓下發(fā)生變質(zhì)作用形成，具有片理結(jié)構(gòu)，如大理巖、板巖、片麻巖。地質(zhì)勘探方法地表調(diào)查：包括地質(zhì)地貌、巖層露頭、土壤類型等方面的觀察和記錄。鉆探：利用鉆探設(shè)備獲取地下巖土樣品，進行巖性、結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)等方面的分析。地球物理勘探：利用地球物理方法探測地下巖土層的分布、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等信息，如地震勘探、電法勘探、重力勘探等。遙感技術(shù)：利用衛(wèi)星或飛機拍攝的遙感圖像，分析地表地質(zhì)構(gòu)造、植被覆蓋、水文狀況等信息。常見巖土材料性質(zhì)強度強度抵抗外力破壞的能力密度密度單位體積的質(zhì)量孔隙率孔隙率孔隙體積占總體積的百分比滲透性滲透性水或氣體通過材料的能力土石方工程場地平整：將場地內(nèi)的土石方挖填至設(shè)計標(biāo)高，使場地平整，便于施工。土方開挖：根據(jù)設(shè)計圖紙和施工方案，對場地內(nèi)的土方進行開挖，并及時運走。土方回填：將開挖的土方或其他填料回填至設(shè)計標(biāo)高，并進行壓實處理。場地勘探鉆探法獲取地下巖土樣品，準(zhǔn)確了解巖土層的分布、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等。地球物理勘探法快速、經(jīng)濟，適用于大面積勘探，但精度不如鉆探法。地面調(diào)查法獲取地表地質(zhì)信息，了解場地地質(zhì)概況，但無法了解地下巖土層的具體情況。地基承載力地基承載力是指地基土在一定沉降量下所能承受的最大荷載。地基承載力的大小取決于地基土的性質(zhì)、地下水位、荷載類型等因素。地基承載力是基礎(chǔ)設(shè)計中最重要的參數(shù)之一，必須通過試驗或計算確定。地基沉降地基沉降是指地基土在荷載作用下發(fā)生的垂直位移。沉降分為立即沉降和壓縮沉降兩種，立即沉降發(fā)生在荷載施加的瞬間，壓縮沉降則隨著時間的推移逐漸發(fā)生。地基沉降的控制是基礎(chǔ)設(shè)計的重要內(nèi)容，需要通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計、基礎(chǔ)類型選擇、地基處理等措施來控制沉降。淺基礎(chǔ)埋置深度小于等于5米，直接設(shè)置在地基土上，如條形基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)等。適用于地基承載力較好、沉降量要求不高的建筑物。施工方便、造價較低，但抗震性能相對較差。深基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)利用樁體將荷載傳遞到更深層的土層，適用于地基承載力較差、沉降量要求較高的建筑物。灌注樁在預(yù)先挖好的樁孔中澆筑混凝土，具有承載力高、抗震性能好的優(yōu)點。預(yù)制樁在工廠預(yù)制好樁體，然后打入或灌入地基，具有施工速度快、造價低的優(yōu)點。其他類型如鉆孔灌注樁、旋挖鉆樁、CFG樁等，可以根據(jù)具體工程情況選擇合適的基礎(chǔ)類型。土壓力1主動土壓力：土體對擋土結(jié)構(gòu)的推力，是結(jié)構(gòu)抵抗土體側(cè)向推力的重要因素。2被動土壓力：擋土結(jié)構(gòu)對土體的反作用力，是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要保證。3靜止土壓力：土體處于靜止?fàn)顟B(tài)時，對擋土結(jié)構(gòu)的壓力，是計算土壓力的一種參考值。邊坡穩(wěn)定邊坡穩(wěn)定性分析邊坡穩(wěn)定性是指邊坡抵抗滑坡、坍塌等失穩(wěn)現(xiàn)象的能力，是土木工程設(shè)計中需要重點考慮的因素。邊坡防護措施常用的邊坡防護措施包括擋土墻、護坡、排水、植被等，可以有效提高邊坡的穩(wěn)定性。滲流和滲壓滲流地下水在土層中流動的現(xiàn)象，會對地基穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)安全性等產(chǎn)生影響。1滲壓滲流產(chǎn)生的壓力，會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生浮力或其他不利影響。2控制滲流可以通過排水、防滲等措施控制滲流，保證結(jié)構(gòu)的安全性。3抗震設(shè)計基礎(chǔ)抗震設(shè)計是土木工程設(shè)計中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，旨在提高建筑物抵抗地震的能力，保護生命財產(chǎn)安全?？拐鹪O(shè)計主要包括地震荷載計算、結(jié)構(gòu)抗震性能評估、抗震構(gòu)造措施等內(nèi)容?？拐鹪O(shè)計應(yīng)根據(jù)建筑物的類型、規(guī)模、場地條件、地震烈度等因素進行綜合考慮。結(jié)構(gòu)類型概述鋼結(jié)構(gòu)概述以鋼材為主要材料，具有重量輕、強度高、抗震性能好、施工速度快等優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于高層建筑、大型廠房、橋梁、塔架等工程。鋼結(jié)構(gòu)的缺點是耐火性能較差，需要采取有效的防火措施。鋼結(jié)構(gòu)連接焊接：利用焊接設(shè)備將鋼構(gòu)件連接在一起，具有強度高、剛度好、密封性好的優(yōu)點。螺栓連接：利用螺栓和螺母將鋼構(gòu)件連接在一起，具有施工方便、可拆卸的優(yōu)點。鉚接：利用鉚釘將鋼構(gòu)件連接在一起，強度較高，但施工效率較低。鋼結(jié)構(gòu)抗彎設(shè)計1根據(jù)荷載情況和鋼材性能計算鋼構(gòu)件的截面尺寸，保證結(jié)構(gòu)的強度和剛度。2考慮鋼構(gòu)件的穩(wěn)定性，防止發(fā)生屈曲失效。3根據(jù)設(shè)計規(guī)范要求，進行鋼構(gòu)件的連接設(shè)計，確保連接的強度和可靠性。鋼結(jié)構(gòu)抗壓設(shè)計根據(jù)荷載情況和鋼材性能計算鋼構(gòu)件的截面尺寸，防止發(fā)生壓潰失效。考慮鋼構(gòu)件的穩(wěn)定性，防止發(fā)生屈曲失效。根據(jù)設(shè)計規(guī)范要求，進行鋼構(gòu)件的連接設(shè)計，確保連接的強度和可靠性。鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計提高結(jié)構(gòu)的延性通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高鋼結(jié)構(gòu)的變形能力，延緩結(jié)構(gòu)的破壞。增強結(jié)構(gòu)的耗能能力采用消能裝置或特殊連接方式，吸收地震能量，減輕結(jié)構(gòu)的損傷。控制結(jié)構(gòu)的振動通過合理的結(jié)構(gòu)布置和阻尼措施，控制結(jié)構(gòu)的振動幅度，防止發(fā)生共振?；炷两Y(jié)構(gòu)概述1以混凝土為主要材料，具有強度高、耐久性好、造價低等優(yōu)點。2廣泛應(yīng)用于高層建筑、橋梁、水壩、隧道等工程。3混凝土結(jié)構(gòu)的缺點是施工周期較長，抗震性能較差。混凝土材料性質(zhì)強度強度抵抗外力破壞的能力，主要指標(biāo)包括抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度等。耐久性耐久性抵抗環(huán)境因素破壞的能力，主要指標(biāo)包括抗凍性、抗?jié)B性、抗腐蝕性等。收縮性收縮性混凝土在硬化過程中發(fā)生的體積收縮，會導(dǎo)致裂縫等問題。徐變性徐變性混凝土在長期荷載作用下發(fā)生的緩慢變形，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的沉降等問題?；炷僚浜媳仍O(shè)計1根據(jù)混凝土的強度、耐久性等要求，確定水泥、砂、石、水等材料的比例。2進行試配試驗，驗證配合比是否符合設(shè)計要求。3根據(jù)試配結(jié)果調(diào)整配合比，確?；炷恋馁|(zhì)量符合要求?；炷翗?gòu)件抗彎設(shè)計根據(jù)荷載情況和混凝土性能計算構(gòu)件的截面尺寸，保證結(jié)構(gòu)的強度和剛度。考慮構(gòu)件的裂縫寬度，防止發(fā)生過大的裂縫，影響結(jié)構(gòu)的耐久性。根據(jù)設(shè)計規(guī)范要求，進行構(gòu)件的配筋設(shè)計，確保構(gòu)件的抗彎能力。混凝土構(gòu)件抗剪設(shè)計根據(jù)荷載情況和混凝土性能計算構(gòu)件的截面尺寸，防止發(fā)生剪切破壞?？紤]構(gòu)件的配筋設(shè)計，確保構(gòu)件的抗剪能力。根據(jù)設(shè)計規(guī)范要求，進行構(gòu)件的連接設(shè)計，確保連接的強度和可靠性。混凝土構(gòu)件抗壓設(shè)計強度計算根據(jù)荷載情況和混凝土性能計算構(gòu)件的截面尺寸，防止發(fā)生壓潰破壞。穩(wěn)定性設(shè)計考慮構(gòu)件的穩(wěn)定性，防止發(fā)生彎曲失效。連接設(shè)計根據(jù)設(shè)計規(guī)范要求，進行構(gòu)件的連接設(shè)計，確保連接的強度和可靠性。砌體結(jié)構(gòu)概述以磚、石、塊體等材料砌筑而成，具有造價低、施工速度快、保溫隔熱性能好的優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于多層建筑、低層住宅、倉庫、圍墻等工程。砌體結(jié)構(gòu)的缺點是強度和抗震性能較差，需要采取有效的加固措施。砌體材料性質(zhì)強度強度抵抗外力破壞的能力，主要指標(biāo)包括抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度等。耐久性耐久性抵抗環(huán)境因素破壞的能力，主要指標(biāo)包括抗凍性、抗?jié)B性、抗腐蝕性等。吸水率吸水率材料吸水的能力，會影響材料的強度和耐久性。體積密度體積密度材料單位體積的質(zhì)量，會影響材料的重量和承載力。砌體工程構(gòu)造1砌筑砂漿的配制：根據(jù)砌體材料和設(shè)計要求，確定砂漿的配比和性能。2砌塊的擺放：根據(jù)設(shè)計圖紙和施工方案，將砌塊按照要求擺放，保證砌體的平整度和穩(wěn)定性。3砌筑砂漿的澆灌：將配制好的砂漿澆灌在砌塊之間，保證砌塊的連接牢固。4砌體養(yǎng)護：對砌體進行適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護，保證砂漿的強度和耐久性。木結(jié)構(gòu)概述以木材為主要材料，具有重量輕、強度高、保溫隔熱性能好、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于住宅、別墅、小型建筑、橋梁、塔架等工程。木結(jié)構(gòu)的缺點是防火性能較差，容易受到白蟻和蟲害的侵蝕，需要采取有效的防火和防蟲措施。木材性質(zhì)和等級木材的強度是指木材抵抗外力破壞的能力，主要指標(biāo)包括抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度、抗剪強度等。木材的耐久性是指木材抵抗環(huán)境因素破壞的能力，主要指標(biāo)包括抗腐蝕性、抗蟲害性、抗菌性等。木材的密度是指木材單位體積的質(zhì)量，會影響木材的重量和承載力。木結(jié)構(gòu)構(gòu)造框架結(jié)構(gòu)以木材構(gòu)成的框架為主要支撐結(jié)構(gòu)，適合于住宅、別墅等建筑物。桁架結(jié)構(gòu)以木材構(gòu)成的三角形結(jié)構(gòu)，具有強度高、跨度大的特點，適合于大型建筑物。板材結(jié)構(gòu)以木板作為主要承重構(gòu)件，適合于小型建筑物。建筑物基礎(chǔ)1建筑物基礎(chǔ)是建筑物與地基之間的連接部分，起著傳遞荷載、保證建筑物穩(wěn)定性的作用。2基礎(chǔ)類型和選擇要根據(jù)建筑物的類型、規(guī)模、場地條件、地基土的性質(zhì)等因素綜合考慮。3基礎(chǔ)施工方法要確?；A(chǔ)的強度、剛度和耐久性，滿足建筑物安全和使用要求?；A(chǔ)類型和選擇淺基礎(chǔ)：適用于地基承載力較好、沉降量要求不高的建筑物。深基礎(chǔ)：適用于地基承載力較差、沉降量要求較高的建筑物。樁基礎(chǔ)：利用樁體將荷載傳遞到更深層的土層，適用于地基承載力較差、沉降量要求較高的建筑物。灌注樁：在預(yù)先挖好的樁孔中澆筑混凝土，具有承載力高、抗震性能好的優(yōu)點。預(yù)制樁：在工廠預(yù)制好樁體，然后打入或灌入地基，具有施工速度快、造價低的優(yōu)點?；A(chǔ)施工方法場地準(zhǔn)備：進行場地平整、清理、排水等準(zhǔn)備工作?；A(chǔ)開挖：根據(jù)設(shè)計圖紙和施工方案，進行基礎(chǔ)開挖，并及時運走挖出的土方?；A(chǔ)墊層：根據(jù)設(shè)計要求，在基礎(chǔ)底面鋪設(shè)墊層，提高基礎(chǔ)的強度和耐久性?；A(chǔ)澆筑：將混凝土澆筑到基礎(chǔ)模板中，并進行振搗密實。基礎(chǔ)養(yǎng)護：對基礎(chǔ)進行適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護，保證混凝土的強度和耐久性。建筑防水措施1屋面防水：采用防水卷材、防水涂料、防水砂漿等材料，防止雨水滲漏。2墻體防水：采用防水涂料、防水砂漿等材料，防止雨水滲漏。3地下室防水：采用防水卷材、防水涂料、防水砂漿等材料，防止地下水滲漏。4衛(wèi)生間防水：采用防水卷材、防水涂料等材料，防止水滲漏。建筑抗震措施抗震設(shè)計：根據(jù)建筑物的類型、規(guī)模、場地條件、地震烈度等因素進行綜合考慮，設(shè)計抗震性能強的結(jié)構(gòu)體系?？拐鸺庸蹋簩ㄖ镞M行加固處理，提高其抗震能力。減震措施：采用減震裝置或消能裝置，吸收地震能量，減輕結(jié)構(gòu)的損傷。水工建筑物基礎(chǔ)水工建筑物基礎(chǔ)是指水利工程中各種建筑物的基礎(chǔ)，如水壩、水庫、水電站等。水工建筑物基礎(chǔ)設(shè)計需要考慮水流、水壓、地震等多種因素的影響。水工建筑物基礎(chǔ)的施工需要采用特殊的技術(shù)和設(shè)備，以保證基礎(chǔ)的強度、剛