绪论20153.

基础工程土木工程学院FoundationEngineering绪论图1-1桥梁结构各部分立面示意图1-下部结构；2-基础；3-地基；4-桥台；5-桥墩；6-上部结构一、地基与基础的概念绪论对某一结构工程而言，在岩土地层上的工程为上部结构工程，基础工程则是指包括地基及基础在内的下部结构工程。基础工程是研究下部结构物与岩土相互作用共同承担上部结构物所产生的各种变形与稳定问题。基础工程学涵盖各种类型建筑物、构筑物的各类基础及地基处理的设计、施工和检测技术，其研究领域非常广泛。基础工程的研究内容包括浅基础、深基础、地基处理、支挡结构物、基坑工程以及现场监测技术、地基与基础的共同作用分析技术等，几乎囊括了所有与土有关的结构工程的设计、计算技术，以及实施设计意图的施工技术和施工组织管理。1、基础：建筑物的地下承重结构。基础的作用——基础具有承上启下的作用。它一方面处于上部结构的荷载及地基反力的共同作用下，承受由此而产生的内力；另一方面，基础底面的反力反过来作为地基土上的荷载，使地基产生应力和变形。分浅基础：shallowfoundationd5m，db深基础：deepfoundationd5m,db井桩d6m2、地基：承担上部结构传来荷载的土层。分天然地基：不加处理的地基人工地基：经过处理的地基地基与基础特性：属地下隐蔽工程。基础工程费用占总造价的百分之几到几十之间。绪论人工地基：承载力低，高压缩性地基，人工处理后才能修建。地基基础深基础刚性扩大基础单独和联合基础条形基础筏板和箱形基础桩基础沉井基础浅基础天然地基：没有经过人为处理，直接修建。上部结构、基础、地基间的关系：上部结构（荷载）、基础（压力）、地基（应力、变形），三者间相互制约协同工作。设计方法：简化设计将三部分相对独立分开，按静力平衡原则，采用不同的简化假定进行分析计算.绪论基础：有足够的强度、刚度和耐久性;地基：承载力要求:上部结构传来荷载不能超过地基承载力；变形要求:地基不能有过大的压缩变形；deformations≤[s]溢流坝：沉降量过大失去拦水作用。水闸：不均匀沉降导致闸门启闭困难。稳定性要求:满足地基整体稳定性。Stability在建筑物作用下地基应当足够稳定二、地基基础应满足的设计要求三、基础工程主要问题1、各种基础的设计2、软弱地基处理（SoilImprovement）处理方法，处理后地基强度、变形性能分析3、基坑工程（降水、支护）4、已有建筑纠偏、托换(Underpinning)、平移ExampleforFoundationengineeringconstruction四、基础工程实例五、基础工程特点及重要性1、很强的个性上部结构有标准图纸，而地基基础对每个工程均需设计，原因：—不同地区地质条件不同：如北京、上海、广州、青海等—同一场地的不同部位地质条件不同但个性中有共性，要通过具体工程总结规律，学习设计方法。（一）基础工程的特点2、复杂性土的性质复杂，不确定性强影响因素多：地基、基础、上部结构；设计、施工、使用各环节。很多事故起因于地基、基础（一）基础工程的特点3、重要性地基、基础关系整个建筑的安危（一）基础工程的特点4、造价高、工期长造价可达整个工程土建造价的1/3～1/2合理的方案会有可观的效益（例）（一）基础工程的特点5、实践性要在理解概念、原理的基础上，了解有代表性的工程实例（一）基础工程的特点6、综合性涉及工程地质、土力学、钢筋混凝土结构、施工技术等多学科需有全面分析问题、综合决策的能力（一）基础工程的特点（二）地基基础在工程中的重要性•比萨斜塔、虎丘塔（地基不均匀沉降）；•加特朗斯康谷仓（地基破坏）；•上海锦江饭店整体下沉、香港宝成大厦失稳。实例软弱地基整体破坏地基土承载力低，产生强度破坏地基不均匀沉降，建筑倾斜基岩不均匀软土层均质软弱地基整体下沉案例一：比萨斜塔比萨斜塔目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m，塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5.5°1360：再复工，至1370年竣工，全塔共8层，高度为55m1272：复工，经6年，至7层，高48m，再停工1178：至4层中，高约29m，因倾斜停工1173：动工原因：地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层，强度较低，变形较大。1590:伽利略在此塔做落体实验比萨斜塔1838-1839：挖环形基坑卸载1933-1935：基坑防水处理基础环灌浆加固1990年1月:封闭1992年7月：加固塔身，用压重法和取土法进行地基处理目前:已向游人开放。处理措施加拿大的特朗斯康谷仓建于1913年，谷仓的平面为矩形，长59.44m,宽23.47m，高度为31m，由65个圆柱形筒仓组成，采用钢筋混凝土阀板基础。设计时对地基未作勘察，不了解基底下有厚达15m左右的软粘土层，仅根据对临近建筑的调查判定地基承载力。建成后于当年9月开始均匀地向谷仓内装载谷物，至10月发现谷仓产生大量快速沉降，1小时内的垂直沉降量竟达到30.5cm，在其后的24小时内谷仓倾倒，倾倒后谷仓的西侧下沉达7.32m，东侧则抬高了1.53m，整体倾斜达尽27度。因谷仓整体性很强，筒仓本身完好无损。案例二：加拿大特朗斯康谷仓案例二：加拿大特朗斯康谷仓概况：长59.4m，宽23.5m，高31.0m，共65个圆筒仓。钢混筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。1911年动工，1913年完工，自重20000T。事故：1913年9月装谷物，10月17日装了31822Ｔ谷物时，•1小时竖向沉降达30.5cm•24小时倾斜26°53ˊ•西端下沉7.32m东端上抬1.52m•上部钢混筒仓完好无损加拿大特朗斯康谷仓原因：地基土事先未进行调查，据邻近结构物基槽开挖取土试验结果，计算地基承载力应用到此谷仓。1952年经勘察试验与计算，地基实际承载力远小于谷仓破坏时发生的基底压力。因此，谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。处理：事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用388个50t千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正过来，但其位置比原来降低了４米。案例三：墨西哥城某建筑案例四：日本新泻地震阪神地震液化引起的道路塌陷1999年台湾大地震中台中县由于液化引起的楼房倒塌地铁隧道垮塌引起路面沉陷（1）地铁隧道垮塌引起路面沉陷（2）公路挡土墙破坏公路路基滑坡基坑板桩倒塌六、本学科发展概况我国远古时期新石器时代西安半坡村土台及石础、春秋至秦各种地基处理方法：例灰土垫层、砂垫层、石灰桩等。我国是一个具有悠久历史的文明古国，我国古代劳动人民在基础工程方面，也早就表现出高超的技艺和创造才能，许多宏伟壮丽的中国古代建筑逾千百年仍留存至今安然无恙的事实就充分说明了这一点。例如：中国古代案例－：赵州桥1300多年前隋朝时所修建的赵州安济石拱桥，不仅在建筑结构上有独特的技艺，而且在地基基础的处理上也非常合理，该桥桥台座落在较浅的密实粗砂土层上，沉降很小，现反算其基底压力约为500kPa～600kPa，与现行的各设计规范中所采用的该土层容许承载力的数值（550kPa）极为接近。在当时就能如此充分利用天然地基的承载力，真令人赞叹不已。在桩基础和地基加固方面，我国自古已有广泛运用，具有悠久的历史。中国古代案例二：上海龙华古塔位于上海市龙华公园南侧，直径8.0m，7层，高40.40m.该塔建于北宋（公元997年），距今已有1000多年历史。塔基使用了大量的木桩，值得称道的是建塔者用三合土对木桩进行了很好的隔离防腐处理，木桩因之保存千年而不腐，使龙华古塔至今风光依然。苏州虎丘塔，建于公元959～961年期间，7级8角形砖塔，塔底直径13.66m，高47.5m。塔顶1957年位移1.7m，1978年2.3m。重心偏离基础轴线0.924m。中国古代案例三虎丘塔近代世界上（18世纪欧洲工业革命）1773年，法国库伦1869年，英国朗金1885年，法国Boussinesq1922年，瑞典Fellenius1925年，美国Tezager（太沙基）现代：世界各国超高土坝（200m）、超高层建筑、桥梁与石油开采平台采用的超长或超大直径桩基础土的本构关系、土的弹塑性与粘弹性理论和土的动力特性工程勘察、土工试验与地基处理的新设备、新方法台北101曾为世界上最高建筑，高508m，共101层，位于台北信义区。迪拜塔（阿拉伯语：يبدجرب，BurjDubai），又称迪拜大厦或比斯迪拜塔，迪拜塔效果图是位于阿拉伯联合酋长国迪拜的一栋已经建成的摩天大楼，有162个楼层，总高度828米，比台北101足足高出310米。迪拜塔由韩国三星公司负责营造，在2004年9月21日开始动工，2010年12月底前完工启用，总耗资约80亿美元。苏通长江公路大桥主跨1088米双塔双索面斜拉桥设计，创造了“最深群桩基础120m”、“最高桥塔300.4m”、“最长斜拉索577m”和“最大主跨”四项世界纪录。苏通大桥位于中国江苏省，该桥跨越长江，连接苏州（常熟）和南通两座城市。公路总里程32.4公里（含南北端引道），实际跨江的桥梁部份约8200米，其斜张索桥间的跨距达1088米，总投资约64.5亿元。苏通大桥的建设创造了4个世界第一：★世界跨度最大的斜拉桥，比日本多多罗大桥还长★世界最高桥塔，塔高300.4米，相当于100层楼房的高度★苏通大桥还有最深基础★最长拉索等世界第一苏通大桥将由跨江大桥工程和南、北岸接线工程三部分组成，建成后将创造最大主跨、最高桥塔、最长拉索、最深基础四项世界纪录。中国交通部总工程师凤懋润也称，苏通大桥是世界第一跨度斜拉桥。最深基础：苏通大桥主墩基础由131根长约120米直径2.5米－2.8米的群桩组成，承台长114米、宽48米，面积有一个足球场大，是在40米水深以下厚达300米的软土地基上建起来的，是世界上规模最大、入土最深的群桩基础1-承台；2-基桩；3-松软土层；4-持力层；5-墩身润阳大桥:索塔高209.9m，两根主缆直径为0.868m，跨径布置为470m＋1490m＋470m。润扬大桥是江苏省“四纵四横四联”公路主骨架和跨长江公路通道规划的重要组成部分，润扬长江公路大桥为目前我国第一大跨径的组合型桥梁，其建设过程中攻克多项世界性技术难题，创造出8项全国第一。第一大跨径：大桥南汊主桥为主跨径长1490米的单孔双铰钢梁悬索桥，是目前中国第一、世界第三的特大跨径悬索桥。第一大锚碇：大桥北锚碇要承受6.8万吨的主缆拉力，锚体由近6万立方米混凝土浇筑而成，国内第一、世界罕见。第一特大深基坑：为了给巨大的锚体安个“家”，开挖了世界罕见的特大深基坑，开挖土方近17万立方米。•第一高塔：大桥南汊悬索桥索塔高达215.58米，相当于73层楼的高度，是目前国内桥梁中最高的索塔。•第一长缆：悬索桥主缆缠丝采用的是国内首次使用的“S”型钢丝，两根主缆每根长2600米，为国内第一长缆。•第一重钢箱梁：大桥悬索桥桥面钢箱梁宽38.7米，高3米，钢箱梁共有93节，总重量为21000余吨，最大一节钢箱梁重达506吨，是目前国内最重的。•第一大面积钢桥面铺装：在全国首次全部采用环氧沥青铺装，铺装总长度2248米，铺装总面积达70800平方米。•第一座刚柔相济的组合型桥梁：润扬长江公路大桥由北接线、北汊斜拉桥、世业洲互通、南汊悬索桥、南接线、南接线延伸段6个部分组成，其中南汊主桥是柔性悬索桥，北汊主桥是刚性斜拉桥，是我国第一座刚柔相济的组合型桥梁。七、本课程学习内容第二章天然地基上的浅基础设计第三章桩基础第四章地基处理第六章土工合成材料第五章基坑工程第七章特殊土地基第一章地基勘察八、本课程学习要求与学习方法学习要求：掌握地基基础设计计算、地基处理的基本原理和方法及挡土墙的设计计算对一般工程的地基基础具有设计和施工管理能力对常见的基础工程事故作出合理的分析和评价了解基坑工程的设计内容学习方法：理论联系实际课堂教学注意掌握基本原理和计算方法，具体规范、规程；课程设计中要求熟悉和掌握各专业方向的行业规范本课程安排教学环节课堂讲授（28学时）课程实习及实践教学（4学时）课程设计1周(16学时)考核及