基礎工程之連續(xù)基礎

第三章連續(xù)基礎§3.1概述§3.2地基、基礎與上部結(jié)構相互作用的概念§3.3地基計算模型§3.4Winkler地基梁的計算§3.5地基上梁的數(shù)值分析§3.6柱下條形基礎§3.7柱下交叉條形基礎§3.8筏形基礎與箱形基礎§3.9剛性基礎基底反力、沉降和傾斜計算的數(shù)值分析方法連續(xù)基礎柱下條形基礎筏板基礎交叉條形基礎箱形基礎特點底面積大整體剛度大補償作用地基承載力減小不均勻沉降箱形基礎，設置地下室的筏形基礎§3.1概述上部結(jié)構、基礎和地基三部分是有機的整體，科學的、理想的方法是將三部分統(tǒng)一起來進行設計計算。依目前的理論水平，還很難做到。盡管如此，我們在處理地基基礎問題時，一定要有地基-基礎-上部結(jié)構相互作用的整體概念，目標：合理，經(jīng)濟?！?.2地基、基礎與上部結(jié)構相互作用的概念

上部結(jié)構基礎地基§3.2.1地基與基礎相互作用1基底反力分布規(guī)律荷載均勻時，p(x,y)＝const沉降均勻時，p(x,y)＝const（1）柔性基礎基底反力（2）剛性基礎基底反力地基土完全彈性時實際：地基強度有限，邊緣處部分應力向中間轉(zhuǎn)移：馬鞍形分布荷載繼續(xù)增加，反力進一步向中間轉(zhuǎn)移：鐘形分布無粘性土，基礎埋深淺，邊緣處土壓力忽略：拋物線形分布基礎的架越作用：剛性基礎能跨越基底中部，將所承擔的荷載相對集中地傳至基底邊緣。（3）基礎相對剛度的影響基礎剛度大粘性土基礎剛度適中粘性土基礎剛度小巖石基礎架越作用的強弱取決于基礎的相對剛度、土的壓縮性以及基底下塑性區(qū)的大小。（4）鄰近荷載的影響如果基礎受相鄰荷載的影響，受影響的一側(cè)沉降量會增大，邊緣反力卸載，向基礎中部轉(zhuǎn)移，基底反力分布會發(fā)生明顯的變化。無相鄰荷載相鄰荷載相鄰荷載2地基非均質(zhì)性影響柱荷載相同

撓曲情況和彎矩圖截然不同柱荷載分布情況不相同

基礎內(nèi)力分布不同有利有利不利不利§3.2.2地基變形對上部結(jié)構的影響（一）柔性結(jié)構以屋架—柱—基礎為承重體系的木結(jié)構和排架結(jié)構，對基礎的不均勻沉降具有很大的順從性，沉降差一般不會引起主體結(jié)構的附加應力。（二）敏感性結(jié)構磚石砌體承重的結(jié)構和鋼筋混凝土框架結(jié)構，對基礎不均勻沉降反應很靈敏，在調(diào)整地基不均勻沉降的同時，會引起結(jié)構中的次應力，甚至會在構件、墻體中產(chǎn)生裂縫。柔性結(jié)構、敏感性結(jié)構、剛性結(jié)構煙筒、水塔等高聳建筑物之下整體配置的獨立基礎與上部結(jié)構渾然一體，使整個體系有很大剛度，當?shù)鼗痪鶆虺两禃r，基礎轉(zhuǎn)動傾斜，但幾乎不會發(fā)生相對撓曲；此外，體形簡單、長高比很小，通常采用框架剪力墻或筒體結(jié)構的高層建筑，其下常配置相對撓曲很小的箱形基礎、樁基及其它形式的深基礎，也可作為剛性結(jié)構考慮。

（三）剛性結(jié)構§3.2.3上部結(jié)構剛度對基礎受力狀況的影響相互作用中起主導作用的是地基，其次是基礎剪力墻、筒體單層排架和靜定結(jié)構分析方法將上部結(jié)構等價成一定剛度，疊加在基礎上，用疊加后的總剛度與地基進行共同作用的分析，求出基底反力分布曲線。將上部結(jié)構和基礎作為一個整體，將反力分布曲線作為邊界荷載與其它外荷載作用在該體系上用結(jié)構力學方法求解上部結(jié)構和基礎的變形和內(nèi)力。其關鍵問題在于求解考慮共同作用后的基底反力分布。最大的困難在于如何選擇正確的地基模型。在上部結(jié)構、基礎與地基的共同作用分析中，或者在地基上的梁板分析中，都要用到土與基礎接觸界面上的力與位移的關系，這種關系可以用連續(xù)的或離散化形式的特征函數(shù)表示，這就是所謂的地基計算模型。地基計算模型可以是線性或非線性的，且一般是三維的，但常予以簡化。最簡單的地基計算模型是線性彈性模型，并且只考慮豎向力和位移的關系，本節(jié)主要介紹常用的幾種線彈性地基模型。

文克爾地基模型彈性半空間地基模型

有限壓縮層地基模型

§3.3地基計算模型

該模型由捷克工程師文克爾(Winkler)提出,是最簡單的線彈性模型,其假定是地基上任一點的壓力p與該點的豎向位移(沉降)s成正比,即

a)連續(xù)的地基梁b)將地基分割成離散的彈簧，在荷載下的變形c)基底壓力分布，與沉降曲線有相同的分布形式

文克爾地基模型1文克爾地基模型適用范圍：（力學性質(zhì)與水相近）主要受力層為軟土厚度不超過基礎底面的一半薄壓縮層地基基底下塑性區(qū)相應較大時支承在樁上的連續(xù)基礎2彈性半空間地基模型

將地基看成是勻質(zhì)的線性變形的半空間體，利用彈性力學中的彈性半空間體理論建立的地基計算模型稱為彈性半空間地基模型。最常用的彈性半空間地基模型采用布辛奈斯克解，即當彈性半空間表面作用著集中力P時半空間體中任一點的應力和位移解。

3有限保壓縮年層地棒基模聚型有限樸壓縮淚層地迫基模年型來姑源于予地基應計算污的分層際總和矮法，土炕中位易移采捎用了雨布辛委奈斯?jié)u克彈泄性理繩論解踐的積擋分形預式，枯而在灑變形插計算喜中考資慮了底土的他成層秘特性殖。4分析信方法靜力叛平衡司條件變形愚協(xié)調(diào)辨條件有限攀單元圓法和孟有限榴差分碧法§3后.4猛W日in逼kl凱er比地沈基上澡梁的螺計算1、仙基本溪假定屆：（1）睡土體默是彈捎性變傘形體鵲；（2勢）梁秘與土憂之間箏摩擦業(yè)力和介粘聚載力均賊不予黎考慮因；（3承）梁尤與土策始終糠密貼訓。2、楚適用蟲范圍兩：(1瞞)灣地基朽的抗筑剪強也度很酬低；(2蠟)隔地基秋為薄狂層土虛、下蔥為巖摩石層罷。短梁（剛性梁）長梁（柔性梁）有限長梁（有限剛度梁）通解為柔度指數(shù)。§3嫂.4防.1愉無軟限長繩梁的帶計算1子集中撫力作制用X采用絕對值代入2朽集中每力偶雁作用X采用絕對值代入§3號.4押.2來有石限長港梁的繁計算梁I梁II計算獄步驟（1）冠以疊王加法殊計算浩一直把荷載預在梁測II的上相膊應于拼梁I鈴兩端童A、昌B截評面引葉起的授彎矩舞和剪竊力。（2）終計算節(jié)梁端躲邊界沉條件情力FA、MA和FB、MB；使井得A、蛇B兩完截面新彎矩桃和剪束力為伶零。（3）到計算分已知鐘荷載材和邊譜界條世件力不共同隙作用犁下梁慨II但上相歌應于蟻梁I弱所求別截面醬的內(nèi)號力和汽位移地值?！?剛.4別.3影基習床系妥數(shù)的肚確定1績按基膽礎的裹預估異沉降詳量2妖按載海荷試販驗成剝果確穩(wěn)定基底隔平均鄭壓力§3漿.5姜自爐學§3姓.6帶柱紫下條致形基慚礎§3點.6挖.2爽內(nèi)盤力計蹦算§3轎.6婆.1義構菊造要幕求§3遺.6職.1餡構劣造要救求T形愧截面肋梁帶高度翼板此厚度外伸姻長度縱向輩受力岔鋼筋短、箍食筋、晝彎起縣筋橫向仔受力唯鋼筋混凝從土強罰度等親級1.訂簡化犬計算盛方法2.斑地基陣上梁葬的計輸算方滅法3.符考慮柿上部摩結(jié)構符參與被共同悉工作趣的方耽法§3鍵.6到.2雄內(nèi)肅力計肚算計算能步驟物：1確定伏基礎必底面海尺寸2基礎敞底板第計算3基礎棄梁內(nèi)藝力計謎算1.簡化縮慧計算肢方法采用擔基底歪壓力棉呈直橋線分寺布假絕設，刮用倒梁妄法或靜定甩分析賀法計算播。簡化景計算甘方法僅滿細足靜壩力平思衡條轉(zhuǎn)件，是瀉最常李用的等設計種方法巴。簡化丟方法適用于柱幟荷載起比較像均勻悄、柱撓距相塞差不制大，膽基礎環(huán)對地尼基的樣相對拳剛度泥較大斤，以厭致可漏忽略遮柱間敲的不臟均勻螞沉降難的影賤響的萄情況擴。靜定堪分析梯法適用孔于上持部結(jié)劈燕構剛度煩很小。倒梁追法假定清上部稠結(jié)構絕對稍剛性。倒梁幟法（假定荷上部貪結(jié)構舅剛性）(1存).睛按柱譽的平妄面布塘置和塔構造肅要求色確定寺條形星基礎凳長度得L，仆根據(jù)師地基撒承載攤力特槐征值俱確定冠基礎次底面喜積A績，以吹及基尼礎寬漲度B香=A柏/L積和截攏面抵想抗矩友。(2偶).顯按直線丙分布假設翻計算婚基底析凈反級力(3欺).額確定創(chuàng)柱下女條形父基礎疾的計航算簡席圖，得系為緩將柱評腳作巷為不動升鉸支青座的別倒連梯續(xù)梁。(4猜).籃進行連續(xù)是梁分疲析，可跟用彎褲矩分析配法域、連停續(xù)梁昏系數(shù)到表等梁方法若。(5市).漂按求更得的指內(nèi)力橡進行流梁截屬面設跌計。(6考).宅翼板叔的內(nèi)襖力和禮截面哭設計不與擴左展式拖基礎串相同銳。2.地基夫上梁燈的計昌算方筍法將柱敬下條給形基獲礎看紅成是地基彎上的渣梁，采鼓用合歌適的鐘地基澆計算碰模型鍛（最課常用幫的是厭線性侵彈性偽地基講模型吳，這息時便揉成為怕彈性欄地基逢上的駐梁）多，考宗慮地袍基與班基礎碗的共孫同作滿用，慕即滿統(tǒng)足地怎基與嚴基礎河之間副的靜便力平崇衡和野變形窄協(xié)調(diào)籠條件搞，建騾立方伏程?？梢酝ビ媒馕鲐澐?、近似被解析珠法和數(shù)值豎分析刻方法等直攜接或舌近似冷求解錫基礎錫內(nèi)力波。這類鴨方法告適用辜于具洋有不同閣相對肥剛度嚷的基繩礎、威荷載痰分布碼和地燒基條置件。由保于沒轟有考鉆慮上哀部結(jié)糾構剛閃度的思影響軟，計焰算結(jié)焰果一餓般偏筍于安金全。3.考慮刺上部旅結(jié)構潤參與題共同仔工作灘的方構法這種振方法鴿最符罷合條坦形基執(zhí)礎的嫩實際擇工作囑狀態(tài)翼，但扮計算外過程戚相當柜復雜牲，工膝作量撫很大湊，通市常將某上部叨結(jié)構祖適當修予以激簡化俗以考銀慮其閑剛度順的影擁響，袖例如等效梅剛度藥法、空間題子結(jié)說構法、彈性什桿法、加權拒殘數(shù)鬧法等，柔目前罪在設茄計中耐應用叼尚不他多。規(guī)范唱的計蛛算規(guī)恭定在比宏較均型勻的嘗地基卸上，狂上部患結(jié)構暑剛度障較好竊，荷朵載分揀布較嘩均勻朵，且齊條形豆基礎補梁的弟高度跟不小卷于1/太6柱距拒時，箭地基揮反力隔可按直線怠分布，條預形基壤礎梁穗的內(nèi)巨力可相按連俊續(xù)梁顧計算味，此殲時邊蹈跨跨灑中彎恒矩及釣第一猛內(nèi)支攪座的僚彎矩晶值宜占乘以1.雪2的系棋數(shù)；當不企滿足鼠本條棉第一斤款的譯要求絨時，醉宜按彈性廟地基嗓梁計算裕；對交把叉條凈形基糧礎，噴交點孝上的任柱荷番載，貢可按交叉冰梁的突剛度渾或變夜形協(xié)調(diào)含的要嚷求，避進行宮分配特。其新內(nèi)力菌可按傳本條熱上述畫規(guī)定非，分補別進厭行計擴算；驗算柱邊曉緣處紅基礎興梁的市受剪讀承載面力；當存統(tǒng)在扭被矩時位，尚緞應作抗扭計算彼；當條裁形基選礎的謝混凝滔土強適度等濾級小賣于柱隸的混去凝土蠟強度蚊等級爸時，低尚應援驗算矩柱下繭條形愧基礎駐梁頂址面的局部曠受壓散承載怎力。用靜核力平鳥衡條苦件求圾條形撓基礎兆的內(nèi)萬力條件址：圖示盲條形轎基礎職，底睛板寬1m既，其烘余數(shù)械據(jù)見族圖要求（1）嬸當x1＝0.轟5m時，嫩確定收基礎摟的總渠長度l，要求丟基底鄰反力雀是均鳥勻分衡布的叨。（2弦）按斜靜力成平衡搞條件盯求出辭AB縱跨的脆內(nèi)力怨。554kN1740kN1754kN960kN4.2m6.0m4.5mx2x114.7mABCD解：1確定吳基礎竟底面戲尺寸基礎環(huán)總長次度2動確定飾基礎驢底面登的反效力3饞按靜玩力平攪衡條構件計斧算內(nèi)陪力554kN1740kN1754kN960kN4.2m6.0m4.5m1.5m0.5mABCD§3貧.7柱下略交叉以條形脂基礎靜力平衡條件變形協(xié)調(diào)條件兩方向的彎矩由同向的基礎梁承擔1吸角柱奸結(jié)點2邊盾柱結(jié)劑點3落內(nèi)柱抗結(jié)點問題：交叉形條形基礎底面積怎么快速確定？在如筆圖所源示的鍛交梁桑基礎啄上，第已知陽節(jié)點寶集中程荷載P1=1次50注0k暗N，堆P2=2車20柔0k朝N，診P3=2子40海0k輔N，鍋P4=3狐00錘0k波N，泰地基盞基床地系數(shù)攀k=滲60探00娛kN籍/m3，EcIx=7勸.6起0×顆10尸5k傾N·穗m2，EcIy=3似.6姑0x務10斥5k綁N·辦m2。試許將節(jié)陣點荷廊載在找兩個闊方向甘進行袖分配棗（圖擠中單險位為mm捆）?！?昂.8筏形挨基礎庫和箱鉆形基瓦礎設計淺計算釘：地蝴基計犯算、賠內(nèi)力裕分析琴、強振度計茶算、爪以及礙構造談要求闊等。荷載準永久組合非抗震設防非抗震設計整體傾斜3.奪8.辭1筏形賓基礎筏形盟基礎陸分為梁板排式和篇平板礙式兩種夾類型一、道筏板規(guī)基礎帝的構深造1、妥板厚裹：平聰板式≥40箭0；2、司混凝筍土：艷等級貪不低埋于C3燒0;3、塑鋼筋匠：梁禍板式吹筏基士的底匙板和乏基礎訊梁的策配筋甲除滿隊足計雅算要凍求外脅，縱尋橫方墊向的畫底部染鋼筋伶尚應虧有1屆/2教~1比/3團貫通麥全跨氧，且紗其配脅筋率捐不應兆小于偽0.飲15祖%，獲頂部悉鋼筋犧按計悼算配車筋全羨部連縮慧通。4、饒筏形膽基礎此的布霞置基項底平晝面形拼心宜膠與結(jié)明構豎悲向永功久荷酬載重岡心重約合?！璭異≤爹0.桌1W蛇/A清(懶3-欲59禽)二、后筏板紀基礎財?shù)挠嬚趟懔喊逦质椒な禄装逍匠媶査阏齾s截面肆受彎興承載邀力外決，其勒厚度挨尚應葬滿足冒受沖康切承拔載力何、受路剪切談承載逮力的紡要求展。對12昏層以照上建顫筑的懂梁板由式筏牢基，淚其底謀板厚散度與垮最大饒雙向辮板格度的短補邊凈織跨之凍比不輕應小誰于1饅/1淡4，蠟且板容厚不直應小稀于4不00駱mm雨。底板受沖切承載力

式中：Fl——作用在右圖中陰影部分面積上的地基土平均凈反力設計值；

um——距基礎梁邊h0/2處沖爭臨界截面的周邊。

βhp

–受沖切高度影響系數(shù)(一粱）底量面積餅和板械厚確犁定原赴則底面梯積按地基拖承載廟力確定濟；板盈厚由抗剪投和抗成沖切緩強度驗算當?shù)足U板區(qū)骨格為液矩形貞雙向銷板時早，底賠板受季沖切柳所需倘的厚配度h0按下斃式計竹算墳：式中蔽：ln1、ln2——計算吵板格懼的短心邊和金長邊雪的凈醬長度蓬；p——相應故于荷逃載效氧應基鏈本組肚合的車地基鍋土平扎均凈死反力蘿設計縱值。Vs≤0湊.7首βhsft(ln2-2母h0)h0βhs=(8搶00倆/苗h0)1/具4底板隔斜截泄面受外剪承憑載力式中型：Vs——距梁身邊緣h0處，票作用宰在右冶圖中指陰影挎部分柴面積惱上的磚地基次土平綿均凈給反力基設計異值；βhs——受剪盈切承堆載力邀截面炮高度批影響腐系數(shù)捉，當螞按上攪式計無算時攤，板妖的有獲效高及度h0小于80款0m菜m時巡壽，h0取80譽0m哥m；h0大于20蠶00善mm職時，h0取20叉00統(tǒng)mm擱。地下山室底秧層柱籍、剪磨力墻懸與梁能板式野筏基貸的基睜礎梁競連接騙的構朗造應啄符合休下列六要求絲式：1．柱透、墻表的邊分緣至傘基礎殿梁邊蹲緣的尤距離紗不應懶小于50獻mm掀(右圖)；2．當忌交叉宋基礎岡梁的意寬度皮小于燈柱截貼面的圍邊長遇時，戚交叉罪基礎鳥梁連掙接處黎應設重置八劈燕字角中，柱纖角與常八字邊角之盟間的雨凈距節(jié)不宜倘小于50衰mm銳(右圖a)；3．單信向基城礎梁務與柱油的連央接，哭可按歪右圖b、c采用砌；基禍礎梁喘與剪樹力墻脅的連烘接，紗可按程右圖d采用楊。平板桐式筏共基的板適厚應動滿足枕受沖似切承底載力強的要背求平板麻式筏宵板除滿防足受努沖切項承載馳力外煤，尚飽應驗假算距中內(nèi)筒祝邊緣急或柱碑邊緣h0處筏恰板的絕受剪劍承載懸力。梁板凍式筏駛基的?；A志梁除個滿足扮正截謀面受嚷彎及幼斜截嫌面受院剪承閥載力覽外，肯尚應難按現(xiàn)窯行《混限凝土爛結(jié)構壟設計悼規(guī)范距》G畫B5足00段10堂有關唯規(guī)定飯驗算可底層吼柱下門基礎農(nóng)梁頂置面的集局部怒受壓迫承載堡力。(二播）板啦內(nèi)力縮慧計算1、短墻下滋筏板嗓內(nèi)力譽計算剛性賣法-護-倒貨梁（倡樓蓋款）法柔性甘法-喂-彈奪性地渠基梁料（板坦）法2、嘗柱下歐筏板喝內(nèi)力簡計算剛性肅法柔性挽法3.島8.圾2院箱嘩形基賺礎設史計1、險箱形其基礎刃的主男要構勞造2、接簡化詢計算（1）螺箱基曲面積（2裝）高換度（3參）埋立置深爐度（4糧）頂豈板、研底板惱及墻黨身厚纖度（5刃）鋼屆筋布純置（6夠）混條凝土溪強度汪等級夫，抗糖滲等鹿級。。。立。。1、情箱形忘基礎警的主韻要構待造箱基擇的內(nèi)趙力計坊算箱基動頂、附底板埋應力悅應該恨是局部討彎曲飽應力、整體偏彎曲紛應力、由基底度摩擦敲力產(chǎn)生禍的應古力三喉者之滑和。上部謝結(jié)構參與律工作剩對降鏡低箱欠基的斬整體脅撓曲化的曲酷率以將及相梯應的禽應力危有明遮顯影少響而基底篩摩擦誼力則是材降低虜頂、他底板通鋼筋竹應力訊的主廊要因策素。2、濟簡化瓦計算呢方法箱基貸的內(nèi)袖力計今算①當倘地基占壓縮憑層深辦度范逼圍內(nèi)稀的土膠層在最豎向暫和水硬平方脖向較治均勻臨、且賤上部牛結(jié)構懶是平鞠立面這布置問較規(guī)塵則的爽剪力看墻、辮框架莫、框音架-避剪力雷墻體趨系時馳，箱政基的膽相對崗撓曲舍值很另小。且這時撈把上括部結(jié)污構看港成絕辰對剛酬性，輸只按局部增彎曲計算這箱基灘頂、融底板挨。②當愧不符較合只鎖按局廈部彎仇曲計砌算箱魯基的自條件躺時，縫箱基柳受整穗體彎腰曲的朱影響衫較大澇，頂刪、底退板的英計算緒應同撤時考嫁慮局部礦彎曲綠和整楊體彎絞曲的作謠用。箱基松的內(nèi)演力計秤算局部振彎曲計算約時，劉頂板野按周蜻邊固屑定的籃雙向棵連續(xù)絮板計政算，引承受抬頂板盲自重最和板紙上的碌活荷袍載作彈用。碧底板拘則為甚周邊背固定招的倒通雙向植連續(xù)繼板，葬荷載赴為基艘底凈守反力左，即冒應扣豆除基段礎底狀板自樹重。由于拼實測研結(jié)果耽表明役箱基稿的基耕底反榜力有充從區(qū)桿格中鉤間向獲墻下訴轉(zhuǎn)移座從而宏減少賺了板扎彎矩柱的情牧況，粥底板隙的局搏部計蘋算彎喇矩應夕乘上胸折減扣系數(shù)0.匪8。計算整體堪彎曲時，斧將上狀部結(jié)勝構簡楚化為它等代排梁，超等代狐梁的遭等效勤剛度逆和箱走形基扎礎的恒剛度騰迭加樹得總盜剛度酸，按垮靜定陵梁分弱析各銳截面淺的彎坊矩和址剪力仆，并柿按剛塑度比饞將彎蔥矩分軍配給蠅箱基年。箱基曠的內(nèi)擴力計喪算箱基格的內(nèi)肆