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(guò)基礎(chǔ)支承于巖土體上土木工程結(jié)構(gòu)對(duì)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(jiàn)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(wèn)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(dú)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(dòng)的現(xiàn)象。達(dá)西定律：地基沉降隨時(shí)間變化的過(guò)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(qiáng)度）抗剪強(qiáng)度：土體抵抗由于荷載作用產(chǎn)生的土顆粒間相互滑動(dòng)而導(dǎo)致土體破壞的極限能力，也就是指土體對(duì)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(kāi)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(wèn)題?；A(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(duì)基礎(chǔ)變形的要求； （2）結(jié)構(gòu)物正常使用對(duì)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(cāng)杭州地鐵湘湖車站失穩(wěn)破壞邊坡失穩(wěn)我國(guó)高速交

5、通發(fā)展迅速2010年：高速鐵路0.7萬(wàn)公里2020年：高速鐵路1.8萬(wàn)公里高速鐵路高速交通對(duì)線路沉降要求十分嚴(yán)格高速公路一般路段沉降不能大于30cm，路橋過(guò)渡段沉降不能大于5cm高速鐵路沉降不能大于15mm，路橋過(guò)渡段沉降不能大于5mm 2010年：高速鐵路0.7萬(wàn)公里2020年：高速鐵路1.8萬(wàn)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(dòng)力系統(tǒng)。車-軌-路基耦合動(dòng)力學(xué)是研究弓網(wǎng)耦合動(dòng)力學(xué)、輪軌耦合動(dòng)力學(xué)、車輛運(yùn)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(dòng)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(dòng)力學(xué)電網(wǎng)高速列車耦

6、合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)傳遞體系高速鐵路 線路沉降嚴(yán)重影響車輛運(yùn)行穩(wěn)定性及安全性高速鐵路線路沉降模式高速列車運(yùn)行控制指標(biāo) 平穩(wěn)性標(biāo)準(zhǔn)：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(dòng)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(fèi)用高占土建造價(jià)1/31/4強(qiáng)度低一次性堆填3m會(huì)產(chǎn)生滑坡結(jié)構(gòu)性強(qiáng)擾動(dòng)引起工程性質(zhì)弱化強(qiáng)度降低 90%固結(jié)系數(shù)降低 9095%抗液化強(qiáng)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(yùn)行后累積沉降50cm上海地鐵1號(hào)線開(kāi)通后累積

7、沉降4年內(nèi)達(dá)14cm秦沈客運(yùn)專線試驗(yàn)段運(yùn)行2年，路基沉降速率1.06cm/年(638個(gè)觀測(cè)點(diǎn))日本Ariake粘土路基上海地鐵1號(hào)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(wèn)題解決方法 外荷載（應(yīng)力、變形、水力場(chǎng)等）土工程特性土工構(gòu)筑物試驗(yàn)土力學(xué)基本理論設(shè)計(jì)方法施工技術(shù)巖土工程問(wèn)題解決方法：基本理論 + 試驗(yàn) 工程實(shí)踐 （設(shè)計(jì)方法、施工技術(shù)）21多尺度認(rèn)識(shí)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(yàn)23基礎(chǔ)工程課程 基礎(chǔ)工程特點(diǎn)：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(wèn)題有關(guān)?；A(chǔ)一旦發(fā)生事故，很難補(bǔ)救?；A(chǔ)工程造價(jià)約占

8、工程總造價(jià)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(jià)可達(dá)到總造價(jià)的50%以上。 基礎(chǔ)工程課程特點(diǎn)：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(qiáng)。 基礎(chǔ)工程工作特點(diǎn)：（1）確定建筑物對(duì)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(yùn)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(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案，或者進(jìn)行原位觀測(cè)，優(yōu)化設(shè)計(jì)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(huì)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(wèn)題，并提出解

9、決措施。24基礎(chǔ)工程課程 成績(jī)組成，100%： 期末試卷成績(jī)：60% 平時(shí)作業(yè)：20%，以是否全部按時(shí)完成作業(yè)為依據(jù) 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：20% 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)： 6-7個(gè)同學(xué)一組共同完成作業(yè)，自由組合,自主分工 準(zhǔn)備1份計(jì)算書及若干設(shè)計(jì)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(diǎn)：施工方便、工期短、造價(jià)低，在滿足地基強(qiáng)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(wú)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(kuò)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）?；A(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(duì)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(shí)，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(duì)剛度對(duì)基底反力分布影響 基礎(chǔ)相對(duì)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(jì)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(jì)方法：將結(jié)構(gòu)分離出上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基，分別進(jìn)行計(jì)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(jì)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(jì)算基礎(chǔ)的內(nèi)力及變形。并進(jìn)行基礎(chǔ)的配筋設(shè)計(jì)。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(jì)算地基沉降，驗(yàn)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(jì)方法常規(guī)設(shè)計(jì)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(shí)際情況有差異。計(jì)算方法簡(jiǎn)單，可以采用手工計(jì)算。常規(guī)設(shè)計(jì)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(huì)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(jì)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(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響小。（3）上部結(jié)構(gòu)布置均勻，對(duì)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(jì)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(gè)筏板基礎(chǔ)）34淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)容淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1）選擇基礎(chǔ)的材料、類型，進(jìn)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(shí)進(jìn)行地基變形與穩(wěn)定性驗(yàn)算；（5）進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行內(nèi)力分析、截面計(jì)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(yàn)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(jì)原則1、地基的計(jì)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(chǔ)罐等 變形不應(yīng)引起結(jié)構(gòu)過(guò)大的附加內(nèi)力（3）不應(yīng)引起周邊環(huán)境過(guò)大沉降和變形 2、荷載取值的規(guī)定（1）地基承載力驗(yàn)算：正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合，相應(yīng)的抗力為地基承載力特征值。（2）變形計(jì)算：正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合，不計(jì)入風(fēng)及地震荷載。（3）基礎(chǔ)內(nèi)力驗(yàn)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(xiàng)系數(shù)。36 淺基礎(chǔ)類型：無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)，擴(kuò)展基礎(chǔ)，柱下條形基礎(chǔ)，筏板基礎(chǔ)，箱形基礎(chǔ)等。 無(wú)筋擴(kuò)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(dú)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(qiáng)度高，抗拉和抗剪強(qiáng)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(qiáng)度和臺(tái)階寬高比基礎(chǔ)高度需滿足：剛性基礎(chǔ)高度無(wú)筋擴(kuò)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(dú)立基礎(chǔ)?；A(chǔ)內(nèi)不配鋼筋。(材料抗壓強(qiáng)度相對(duì)較高，抗拉和抗剪強(qiáng)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(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)臺(tái)階寬高比的允許值38常見(jiàn)無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)形式磚基礎(chǔ)毛石基礎(chǔ)灰土基礎(chǔ)無(wú)筋擴(kuò)展

17、基礎(chǔ)39 擴(kuò)展基礎(chǔ)：鋼筋混凝土獨(dú)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(wú)筋擴(kuò)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(kuò)展基礎(chǔ)（鋼筋混凝土基礎(chǔ)）柱下鋼筋混凝土獨(dú)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(shí)，將若干個(gè)柱下獨(dú)立基礎(chǔ)連成整體?？箯澬阅芎涂辜粜阅芰己?，具有較大調(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(gè)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(qiáng)。連梁式交叉條形基礎(chǔ)：一個(gè)方

18、向?yàn)闂l形基礎(chǔ)，另一個(gè)方向?yàn)槁?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(qiáng)，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(jià)相對(duì)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(qiáng)，一般基礎(chǔ)只會(huì)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(jià)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?；A(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(wú)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(duì)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(jì)樁長(zhǎng)）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(duì)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(shí)，基礎(chǔ)宜埋置到下層的好土上。軟弱土較厚時(shí)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(yàn)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(duì)基坑開(kāi)挖、基礎(chǔ)施工和使用期間的影響。地下水位以下時(shí)，要考慮基坑排水、坑壁圍護(hù)以及可能出現(xiàn)的涌

21、土、流砂問(wèn)題。持力層下有承壓水時(shí)要校核坑底土是否會(huì)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(dòng)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(shí)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(chǎng)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(yàn)測(cè)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(duì)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(qiáng)度安全儲(chǔ)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(qiáng)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(jì)等級(jí)、荷載性質(zhì)、土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的可靠程度以及地基條件等因素有關(guān)，對(duì)長(zhǎng)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(zhǎng)），采用建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范推薦的，參照p1/4的理論公式，計(jì)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(shí)按6m取值，對(duì)于砂土，小于3m時(shí)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(zhǔn)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(jì)算：施工速度較快，地基持力層透水性及排水條件不良時(shí)地基土因未充分排水固結(jié)而破壞此時(shí)取 Mb=0，Md=1，Mc=3.14，公式可簡(jiǎn)化為：Cu為土的不排水抗剪強(qiáng)度天然淤泥質(zhì)土地基上，進(jìn)行堆載，地基不排水抗剪強(qiáng)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(jì)算地基承載力，計(jì)算結(jié)果影響最大的是土的抗剪強(qiáng)度。強(qiáng)度指標(biāo)如何選??？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(duì)實(shí)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(yàn)確定荷載試驗(yàn)包括淺層平板試驗(yàn)、深層平板試驗(yàn)及螺旋板荷載試驗(yàn)。載荷試驗(yàn)影響深度可達(dá)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(shí)，從載荷試驗(yàn)或其他原位測(cè)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(yàn)確定的承載力特征值為什么需要進(jìn)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(jì)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(jì)算是否需要考慮寬度修正？4、基礎(chǔ)下為分層地基，如何計(jì)算地基承載力？56地基承載力驗(yàn)算當(dāng)基礎(chǔ)只承受軸心荷載作用時(shí),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(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值，按下式計(jì)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(zhǔn)組合時(shí)，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面豎向力的設(shè)計(jì)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(shí),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(kuò)散到下臥層的應(yīng)力大于下臥層的承載力時(shí)，地基仍然有失效可能，因此需要進(jìn)行軟弱下臥層承載力驗(yàn)算。地基軟弱下臥層承載力驗(yàn)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(guò)它的承載力： z + c z f az （2-16）式中： z 荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，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(jìn)行深度修正，不要進(jìn)行寬度修正）58假定基底附加壓力以某一角度向下向外擴(kuò)散基底總的附加壓力與擴(kuò)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(yàn)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(jì)地面處的柱荷載設(shè)計(jì)值，基礎(chǔ)尺寸，埋深及地基條件如圖所示，驗(yàn)算持力層承載力。解答：（1）地基承載力特征值計(jì)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(cuò)誤：（1）基礎(chǔ)自重設(shè)計(jì)值G計(jì)算錯(cuò)誤，如采用 （2）上部荷載合力計(jì)算錯(cuò)誤，如未計(jì)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(xiàng)資料驗(yàn)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(yàn)算先對(duì)持力層承載力特征值fak進(jìn)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(yàn)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(yàn)算： （可以）經(jīng)驗(yàn)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(jì)截面設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定基礎(chǔ)高度、基礎(chǔ)底板配筋設(shè)計(jì)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(shí)，可做成等厚度板。2）墊層混凝土等級(jí)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。縱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(jí)不應(yīng)低于C20；5）基礎(chǔ)寬度大于或等于2.5m時(shí)，底板受力鋼筋的長(zhǎng)度可取基礎(chǔ)寬度0.9倍并交錯(cuò)布置；6）地基軟弱時(shí)，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(gè)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(gè)方向布置。墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(yàn)算截面的剪力設(shè)計(jì)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(zhǎng)度；ft 混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)算，但剪力和彎矩設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算 （2-53） （2-54）墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)自然地面基礎(chǔ)計(jì)算截面處的凈反力設(shè)計(jì)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(shí)，hp = 1； 當(dāng)h 2000mm時(shí)，取hp= 0.9 其間按線性內(nèi)插法取用。ft 混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值bm 沖切破壞錐體斜裂面上、下（頂、底）邊長(zhǎng)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(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)72柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)A1 沖切力作用面積73在基礎(chǔ)為中心受壓時(shí)，基底凈反力對(duì)-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(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)74在基礎(chǔ)為中心受壓時(shí)，基底凈反力反力對(duì)-截面引起的彎矩為：（2-59） （2-60）同理得凈反力對(duì)-斷面產(chǎn)生的彎矩： （2-61） （2-62）柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(zhǎng)邊方向產(chǎn)生偏心，則當(dāng)荷載偏心距e=l/6時(shí)（2-63）（2-65）柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)76地基變形按其特征可分為四種：

34、沉降量獨(dú)立基礎(chǔ)中心點(diǎn)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(gè)柱基的沉降量之差；傾斜基礎(chǔ)傾斜方向兩端點(diǎn)的沉降差與其距離的比值；局部?jī)A斜砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱向6-10m內(nèi)基礎(chǔ)兩點(diǎn)的沉降差與其距離的比值。 地基變形驗(yàn)算要求： 為地基變形計(jì)算值，為地基變形允許值。地基變形驗(yàn)算77地基變形驗(yàn)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(huì)使建筑物產(chǎn)生不均勻沉降，對(duì)框架結(jié)構(gòu)，不均勻沉降會(huì)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(qiáng)上部結(jié)構(gòu)對(duì)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(jiǎn)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(kāi)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(jiǎn)單的“一”字形、等高度建筑物，這種體型簡(jiǎn)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(kāi)裂圖2-32 “L”型建筑物一翼墻身開(kāi)裂形態(tài)80控制建筑物的長(zhǎng)高比及合理布置墻體建筑物的長(zhǎng)高比是決定結(jié)構(gòu)整體剛度的主要因素。長(zhǎng)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(guò)度而開(kāi)裂。圖2-34 建筑物因長(zhǎng)高比過(guò)大而開(kāi)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