基础工程(交通2014)回顾

2020/1/31基础工程设计原理答疑时间：6月25日(周三)下午2:00~4:006月26日(周四)下午2:00~4:00地点：岩土大楼6132020/1/32(p1)地基天然地基人工地基绪论(p1)基础浅基础深基础2020/1/33第一章地基模型第一节概述第二节线性弹性地基模型第五节地基的柔度矩阵和刚度矩阵第六节地基模型的选择2020/1/34第一节概述(p3)地基模型:描述地基土在受力状态下应力和应变之间关系的数学表达式。(p3)地基模型主要类型有：线性弹性地基模型非线性弹性地基模型弹塑性地基模型2020/1/35第二节线性弹性地基模型(p3)线性弹性地基模型常用的三种线性弹性地基模型：文克勒（Winkler）地基模型弹性半空间地基模型分层地基模型2020/1/36式中，柔度矩阵的柔度系数fij是指在网格j处作用单位集中力，在网格i的中点引起的变形；当i=j时，即为单位集中力在自身网格中点处产生的变形。mjimmmjmimmjmjjjijjimijiiiimjimjimjiRRRRRfffffffffffffffffffffffffsssss212121212222221111121121mjimjimmmjmimmjmjjjijjimijiiiimjimjiRRRRRssssskkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk212121212122222211111211第四节地基的柔度矩阵和刚度矩阵(p9)2020/1/37第一节概述第二节基础工程设计基本原理第三节浅基础的类型第四节基础的埋置深度补充材料地基承载力(土质学与土力学第九章)第五节地基承载力的确定第六节地基承载力的验算及基础底面尺寸的确定第七节地基的变形验算第八节地基基础的稳定性验算第九节减轻不均匀沉降危害的措施第二章浅基础地基计算2020/1/38第二节基础工程设计基本原理(p13)一、建筑结构荷载的有关概念(p13)2020/1/39二、地基基础设计的技术要求及原则(p15)地基基础设计必须满足的三个基本要求(p15)(1)地基强度要求。(2)地基变形要求。(3)基础结构的强度、刚度及耐久性要求。2020/1/310三、地基基础设计方法(p15)1.地基的极限状态设计为保证建筑物的安全使用，地基设计必须同时满足以下两种极限状态的要求：正常使用极限状态或变形极限状态承载能力极限状态或稳定极限状态2020/1/311为地基广义变形值，可分为沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜等。(1)正常使用极限状态或变形极限状态afp正常使用极限的验算包括以下两部分验算地基变形量，其验算通式为：式中p──作用于地基土上的平均总压力；fa──地基容许承载力。验算地基变形状态，以不使地基中出现过大塑性变形为原则，一般采用容许承载力法进行验算，即：2020/1/312承载能力极限状态一般采用安全系数法进行验算:式中p──作用于地基上的平均总压力，kPa；──地基极限承载力，kPa；K──安全系数。地基极限承载力可以由载荷试验或理论公式求得。当用载荷试验资料确定地基极限承载力时，可取p～s曲线上第2拐点对应的压力。当用理论公式确定地基极限承载力时，可用极限荷载公式计算。Kfpuuf(2)承载能力极限状态或稳定极限状态2020/1/313容许承载力方法安全系数方法分项系数方法地基基础设计中承载力验算的三种表达式(p18)2020/1/314第三节浅基础的类型(p20)独立基础条形基础(十字交叉条形基础)按基础形状和大小分类筏板基础箱形基础无筋扩展基础(刚性基础)按基础材料的性能分类钢筋混凝土扩展基础2020/1/3142020/1/315第四节基础的埋置深度(p23)基础埋置深度(简称埋深):基础底面到天然地面的垂直距离。确定浅基础埋深的原则：凡能浅埋的应尽量浅埋；除岩石地基外(至少0.1m)，最小埋深不宜小于0.5m；为保护基础，基础顶面一般不露出地面，要求基础顶面低于室外设计地面至少0.1m；水下基础考虑到水流冲刷的影响，应将基础埋置在冲刷深度以下；要求满足地基稳定性和变形条件。2020/1/316基础埋深影响因素(p23)：一、建筑物的用途及基础类型二、荷载的大小和性质三、工程地质和水文地质条件四、考虑相邻建筑物基础埋深的影响五、考虑地基土冻胀和融陷的影响2020/1/3162020/1/317六、补偿基础概念基底附加压力p0公式为：dANppc00式中NAd0──作用在基底的荷载，kN；──基础底面积，m2；──基础的埋深，m；──埋置深度内土重度的加权平均值，kN/m3。2020/1/318第九章地基承载力第一节概述第二节临界荷载的确定本章学习内容第三节极限承载力计算第四节按规范方法确定地基容许承载力第五节关于地基承载力的讨论2020/1/319第一节概述地基承载力概念地基承载力地基极限承载力(pu)地基承载力容许值(pa)2020/1/320地基变形的三个阶段0sppcrpuabca.线性变形阶段（压密阶段）b.弹塑性变形阶段（剪切阶段）c.破坏阶段2020/1/321临塑荷载：当地基土中将要出现但尚未出现塑性区时，地基所承受的相应荷载称为临塑荷载pcr；临界荷载当地基土中的塑性区的最大深度发展到某一深度时，其相应荷载称为临界荷载p1/4或p1/3；极限荷载：当地基土中的塑性区充分发展并形成连续滑动面时，其相应荷载则为极限荷载pu。p＜pcrpcr＜p＜pup≥pu塑性变形区连续滑动面2020/1/322一、地基破坏的性状1.整体剪切破坏2.局部剪切破坏3.刺入剪切破坏(冲剪破坏)2020/1/323二、确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法，一般有以下三种：1.根据载荷试验的p－s曲线来确定地基承载力.2.根据设计规范确定确定地基承载力。3.根据地基承载力理论公式确定地基承载力。2020/1/324在荷载作用下地基变形的发展经历3个阶段，即压密阶段、剪切阶段及破坏阶段。地基变形的剪切阶段，也是土中塑性区范围随着作用荷载的增加而不断发展的阶段，土中塑性区开展到不同深度时，其相应的荷载称为临界荷载。第二节临塑荷载和临界荷载的确定2020/1/325第三节极限承载力计算地基极限承载力除可从载荷试验求得外，还可用半理论半经验公式计算，这些公式都是在刚塑体极限平衡理论基础上解得的。一、普朗特尔地基极限承载力公式1.普朗特尔基本解2.雷斯诺对普朗特尔公式的补充3.泰勒对普朗特尔公式的补充三、太沙基极限承载力公式2020/1/326第五节地基承载力确定(p30)二、地基承载力的确定(p30)地基容许承载力的确定方法主要有：理论公式计算方法现场载荷试验方法规范承载力表2020/1/327(一)承载力理论公式法(p30)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)根据地基临界荷载p1/4的理论公式，并结合经验给出计算地基承载力特征值的公式：式中fa──由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值；Mb、Md、Mc──承载力系数，根据持力层土的内摩擦角值按表2-8确定；kcmdbacMdMbMf──持力层土的重度，地下水位以下取浮重度；──基底以上土层的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；b──基础底面宽度（m），当大于6m时按6m考虑，对于砂土小于3m时按3m计算；ck──基底下1倍基宽深度范围内土的粘聚力标准值。d──基础埋置的深度（m），一般自室外地面标高算起(详见p31)。m2020/1/328──基础宽度与深度的承载力修正系数，根据基底下土的类别查表2-9；b──基础底面宽度(短边)，当基础宽度小于3m时按3m计算,大于6m按6m取值；d──基础埋置的深度，一般自室外地面标高算起(详见p32)。式中fa──修正后的地基承载力特征值；fak──按现场载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值；)5.0()3(dbakadbffmbd由载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，应按下式进行深度和宽度的修正：地基容许承载力的修正(p32)2020/1/329一、地基承载力验算1.持力层承载力验算地基基础设计必须保证在载荷作用下具有足够的安全度。为此，各类建筑物浅基础的持力层地基承载力验算均应满足下列要求：偏心荷载作用时：0662.1minmaxkyxakakpbelefpfp或，ykyxkxkkkkWMWMlbGFpminmax轴心荷载作用时：akfpakkkfAGFpAdGGk第六节地基承载力的验算及基础底面尺寸的确定(p35)2020/1/330azczzf验算要求：传递到软弱下卧层顶面处的附加应力和土的自重应力之和不超过软弱下卧层的承载能力，即z──软弱下卧层顶面处的附加应力，kPa；cz──软弱下卧层顶面处土的自重应力，kPa；azf──软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力.2软弱下卧层承载力验算(p37)2020/1/331在实用上，一般按照简单的应力扩散原理计算软弱下卧层顶面处的附加应力。tg2tg2zlzblbpckztg2zbbpckz矩形面积基础：条形面积基础：2020/1/332第七节地基的变形验算(p41)要求地基的变形在允许的范围以内，即：——地基的允许变形值。它是根据建筑物的结构特点、使用条件和地基土的类别而确定的。地基变形按其变形特征可以分为以下几种：沉降量——独立基础或刚性特别大的基础中心的沉降量；沉降差——相邻两个单独基础的沉降量之差；倾斜——独立基础在倾斜方向基础两端点的沉降差与其距离的比值；局部倾斜——砖石承重结构沿纵墙6~10m内基础两点的沉降差与其距离的比值。2020/1/333第九节减轻不均匀沉降危害的措施(p46)如何防止或减轻不均匀沉降的危害，通常的方法可以有：①为了减少总沉降量，采用桩基础或其他深基础；②对地基进行处理，以提高原地基的承载力和压缩模量；③在建筑、结构和施工中采取措施。2020/1/334一、建筑措施(1)建筑物的体型力求简单(2)增强结构的整体刚度(3)设置沉降缝(4)增强相邻建筑物基础间应有合适的净距(5)调整某些设计标高2020/1/335二、结构措施(2)选用合适的结构形式(4)减小或调正基底附加压力(5)加强基础刚度(1)设置圈梁增强建筑物的刚度(3)减轻建筑物和基础的自重2020/1/336(1)遵照先建重（高）建筑，后建轻（低）建筑的程序(2)建筑物施工前使地基预先沉降(3)注意沉桩、降水对邻近建筑物的影响(4)基坑开挖坑底土的保护三、施工措施2020/1/337无筋扩展基础(刚性基础)：采用控制基础宽高比的方法使基础主要承受压应力，并保证基础内产生的拉应力和剪应力都不超过材料强度的设计值。浅基础结构设计内容第一节.概述(p52)第三章浅基础结构设计2020/1/338钢筋混凝土扩展基础设计内容：基底面积通常根据地基承载力和对沉降及不均匀沉降的要求确定；基础高度由混凝土的抗剪切条件确定；基础受力钢筋