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土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计本章主要介绍:浅基础的设计原则地基计算无筋扩展基础设计柱下条形基础设计扩展基础设计地基基础与与上部结构共同作用第六章天然地基上浅基础的设计土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计上部结构是完成设计预定功能的主体结构。1.地基基础的概念与特点（1）地基基础的概念一个完整的建筑体系包含了上部结构、基础和地基三个部分。它们有着各自的功能。基础通常指建筑物最下端与地基直接接触并经过了特殊处理的结构部件。第一节概述地基是指建筑物下方的承受建筑物的荷载并保持建筑物稳定的岩土体。土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计房屋建筑体系的组成楼层（上部结构）基础（下部结构）地基土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计桥梁建筑体系的组成桥跨（上部结构）桥墩（下部结构）基础（下部结构）地基地基土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计•地基的基本特点：（2）地基的特点地基的功能是承受建筑物的荷载并保持建筑物稳定。受建筑物影响最大的那一部分地基称为地基持力层（也称为主要受力层）；1）隐蔽性；2）离散性；3）低强度；4）变形复杂；位于持力层之下的地基称为下卧层。特别地，当下卧层的土性明显比持力层软弱时则将该层称为软弱下卧层。土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计（2）基础的特点基础位于地下，也具有隐蔽性，同时基础的施工环境一般较差，所以其施工质量通常较难控制，容易成为建筑体系中的薄弱环节。基础工程的各个环节（勘察、设计、施工和检测）均将直接影响建筑物的安全、经济和正常使用。所以在工程中必须重视并严格控制各环节的工作质量。另外，由于地基基础都具有隐蔽性，发生问题时不易发现，纠正起来也十分困难。土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计地基基础的工程量、造价和工期2.地基基础的重要性与复杂性（1）地基基础的重要性影响建筑物的正常使用与安全隐蔽工程基础工程设计的非通用性（2）地基基础的复杂性场地的复杂性土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计（3）地基基础设计考虑因素建筑物上部结构的型式、规模、用途、荷载大小和性质、整体刚度等建筑物场地的工程地质条件、水文地质条件等•天然地基上的浅基础•不良地基人工处理后的浅基础•桩基础•其他深基础3.地基基础方案的类型土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计一般土质地基特殊土质地基土质地基岩石地基土岩组合地基换填地基强夯地基压实地基灌浆地基复合地基天然地基人工地基地基地基的分类土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计基础的类型柱下独立基础墙下条形基础柱下独立基础墙下条形基础刚性基础（无筋扩展基础）钢筋混凝土扩展基础柱下条形基础筏板基础箱形基础桩基础沉井基础沉箱基础地下连续墙基础组合型深基础浅基础深基础基础土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计4.天然地基上浅基础的设计内容与步骤•初步确定基础的型式、材料与平面布置•确定基础的埋置深度•计算地基承载力特征值•基础底面尺寸设计•计算基础高度并确定剖面形状•软弱下卧层验算（如果存在）•地基变形验算•必要时进行稳定性验算•基础细部结构和构造设计•绘制基础施工图土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计5.浅基础设计所需的资料•建筑场地的地形图•岩土工程勘察成果报告•建筑物平面图、立面图、荷载等•建筑场地环境•工程总投资和当地建筑材料•施工队伍技术力量和工期要求土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计成功的典型之一——赵州桥赵州桥又名安济桥，位于河北省赵县城南2.5km处。该桥由隋代工匠李春主持修建（公元595~605年间），桥长50.82m，宽9.6m，净跨为37.02m，矢跨比为1:5。赵州桥桥身造型典雅，拱曲线流畅自然，极具观赏价值。古人赞誉此桥为“奇巧固护，甲于天下”。土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计美国土木工程师协会也于1991年将赵州桥选为国际历史土木工程第12个里程碑。该桥的地基为较密实的砂黏土。从现代技术的角度看，能用黏性土作为地基修筑推力极大的拱桥，而且地基承载力的利用恰到好处，确实令人叹服。土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计赵州桥土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计成功的典型之二——上海龙华古塔龙华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977年），距今已有1000多年历史。龙华塔的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。土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计上海龙华古塔土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计•本节完土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计第二节浅基础的类型1.浅基础的结构类型•独立基础•条形基础•十字交叉基础•筏板基础•箱形基础土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计柱下独立基础墙下独立基础土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计墙下条形基础柱下条形基础土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计十字交叉基础土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计筏板基础土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计箱形基础土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计2.基础的材料定义：由砖、毛石、素混凝土以及灰土等材料修建的基础。旧称刚性基础为防止受拉破坏，用台阶的宽高比的允许值限制其悬臂长度，要求：（1）无筋扩展基础[]tanbbhh其中，称为刚性角土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计无筋扩展基础的材料应具有足够的强度、刚度和耐久性，水下基础还应注意材料的水稳定性。房屋建筑的无筋扩展基础采用的砖和石材应满足台阶宽高比的的要求。选材时应注意遵循因地制宜、就地取材和节约、环保的基本方针。水下刚性基础主要采用石材和混凝土制作.土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计（2）扩展基础定义：由钢筋混凝土材料修建的基础；旧称柔性基础。（1）混凝土:混凝土的强度等级不应低于C20；垫层的强度等级应为C10。钢筋混凝土扩展基础（简称为扩展基础）的材料为钢筋混凝土，相关要求为：（2）钢筋:受力钢筋可采用Ⅰ级钢筋或Ⅱ级钢筋，分布筋宜采用Ⅰ级钢筋。土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计•本节完土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计第三节基础的埋置深度1.上部结构情况基础埋置深度是指从基础底面至室外设计地面的距离。确定基础的埋置深度，应综合考虑以下四方面的因素：2.工程地质和水文地质条件3.当地冻结深度4.建筑场地的环境条件土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计1.上部结构情况工程地质条件水文地质条件2.工程地质和水文地质条件建筑物的用途、类型和规模建筑物荷载的大小和性质土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计水文地质条件:建筑基础：基础底面尽可能在地下水位以上桥梁基础：局部冲刷线以下原河床面一般冲刷线局部冲刷线土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计基坑下有承压水层:7.0/uhuwiiz/crswsiiFF土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计3.当地冻结深度（1）地基土冻结的危害冻胀:当水变成冰时体积增大，使土体膨胀，地表因此而拱起升高。融沉:当土中的冰转化为水时，体积收缩，地表便发生融化下沉。土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计冻土现象—冻胀冻胀草原冻拔冻胀丘土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计冻土现象—融沉夏季地温升高使多年冻土区地下冰局部融化，土体随之发生融沉，形成洼地，久而久之，可能形成大的湖塘。热融洼地热融冲沟初夏冻土层中的地下冰融化成水，因下层冻土未融化，水无法下渗，侧向流动，使表面出现短而深的沟壑。土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计地基土可分为五类：不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀和特强冻胀（2）地基土胀性分类（3）季节性冻土地基的设计冻深zd=z0zszwze（4）基础最小埋深dmin=zd-hmaxzd：设计冻深Hmax：基础底面下允许残留冻土层的最大厚度土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计（5）防止冻害的措施•被动保护冻土的措施–抬高路堤的高度–在路堤中铺设保温材料•EPS、“护路宝”、PU、铺设通风管•主动保护冻土措施——冷却地基：热棒•综合使用措施——最可靠、完善的方案是热棒+保温材料保温土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计通风管路基：由路基主体、道渣和通风管构成。抛石护坡和抛石路堤土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计热棒：利用汽液两相的对流循环的热导系统。热棒可以将冷量有效的传入地下，起到冷却地基，防止融沉的作用。保温法：在路基内加铺一道保温材料，利用保温材料的低导热性能阻止上部热量进入下部土层。土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计4.建筑场地的环境条件（1）邻近存在建筑物•新建工程的基础埋深不宜大于原有建筑基础•或者满足建筑基础净距大于1~2倍基底高差•或者支护开挖土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计（2）靠近土坡•位于稳定土坡坡顶上的建筑，当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长小于或等于3m时，其基础底面外边缘线至坡顶的水平距离应符合下式要求，但不得小于2.5m：tgdba5.3矩形基础tgdba5.2条形基础土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计式中a基础底面外边缘线至坡顶的水平距离；b垂直于坡顶边缘线的基础底面边长；d基础埋置深度；β边坡坡角。•当基础底面外边缘线至坡顶的水平距离不满足以上的公式的要求时，可根据基底平均压力按圆弧滑动面法确定基础坡顶边缘的距离和基础的埋深土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计5.确定基础埋置深度的原则•尽量放在好土层上——安全•安全的前提下尽量浅埋——经济•埋深应大于0.5米•基础顶面应低于地面10厘米土力学地基基础第六章天然地基上浅基础的设计•本节完