地基基础设计原则.ppt

2. 地基基础的设计原则,2,2.地基基础设计原则,内容提要,地基基础设计原则 地基常见类型 常用基础类型 地基-基础-上部结构共同工作 概念,3,2.地基基础设计原则,设计等级（安全等） 设计状况（持久、短暂及偶然） 设计任务 基础结构作用效应分析 基础结构抗力及其他性能分析（按两种极限状态（正常使用极限状态、承载能力极限状态下）、最不利荷载组合）,2.1 概 述,4,2.地基基础设计原则,概率极限设计法与极限状态设计原则 极限状态 承载能力极限状态 正常使用极限状态 地基基础设计原则 p fa 原则（承载力验算） ss原则（变形验算） 基础结构强度、刚度和耐久性的要求 经常承受水平荷载的高层建筑、构筑物以及基坑工程的稳定性验算等,2.2 地基基础设计原则,5,2.地基基础设计原则,地基基础设计资料 上部结构资料 设计时所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力或限值应符合相应规范的有关规定 岩土工程勘察资料 原位测试资料 地基承载力、单桩竖向承载力以及地基压缩模量和变形模量的原位测试报告等,2.2 地基基础设计原则,6,2.地基基础设计原则,2.3 地基类型,天然地基 土质地基 岩石地基 特殊土地基 人工地基若天然地基软弱，承载力和变形不能满足设计要求时，需对其进行加固处理的(如排水固结法等处理)地基。 复合地基由两种不同强度的介质（如软土中加入水泥）组成的人工地基。,(1) 单独基础,(2) 条形基础:墙下和柱下,1. 按结构型式分,(3) 十字交叉基础,条形基础的变种,(4) 筏形（筏板）基础,(5)箱形基础,由底板、墙和顶板形成箱，整体性更好,(6)壳体基础,高耸建筑物,2.4 基础类型,8,2.地基基础设计原则,柱下单独基础 墙下单独基础,十字 交叉梁基础,梁板或平板 式筏形基础,柱下条形基础 墙下条形基础,桩基础 沉井基础 沉箱基础,2.4 基础类型,箱形 基础,9,2.地基基础设计原则,图2.1 柱下单独基础,2.4 基础类型,10,2.地基基础设计原则,图2.2 墙下单独基础,2.4 基础类型,11,2.地基基础设计原则,图2.3 柱下条形基础,2.4 基础类型,12,2.地基基础设计原则,图2.4 墙下无筋扩展条形基础,2.4 基础类型,13,2.地基基础设计原则,图2.5 十字交叉梁基础,2.4 基础类型,14,2.地基基础设计原则,图2.6 箱形基础 （由顶、底板与内、外墙等组成、并由钢筋砼整浇而成空间整体结构）,2.4 基础类型,15,2.地基基础设计原则,基桩直径2.2m,长度80m,钻孔长度近90m,2.4 基础类型,图2.7 某公路大桥主桥南塔的桩基础,16,2.地基基础设计原则,井筒状的结构物 在井壁的围护下从井内挖土 在自重作用下逐渐下沉 封底封顶形成的深基础,2.4 基础类型,图2.8 沉井基础,2. 按基础刚度分,无筋扩展基础（刚性基础）,扩展基础（柔性基础）,无筋扩展基础,扩展基础,tg=1:1 1:2 与材料和荷载有关,砖、石、灰土，素混凝土 材料抗拉强度很低 要求基础台阶宽高比（刚性角）符合一定条件,钢筋混凝土 要满足抗弯、抗剪和抗冲切等结构要求,要求基础有一定的宽度,使弯曲产生的拉应力不超过材料的抗拉强度,基础台阶宽高比的允许值,p-基础底面处的平均压力(kpa),第2章 天然地基上浅基础的设计,浅基础材料 砖 石料 混凝土 钢筋混凝土 灰土 三合土,无筋基础的材料 混凝土：C7.5, C10 毛石混凝土：C7.5C10 砖：不低于M7.5，砂浆M2.5M5 毛石：M1, M2.5,M5砂浆 灰土：石灰/土=3/7(体积)或=2/8(重量) 三合土：石灰/砂/碎砖=1/2/4或1/3/6,砖基础 毛石基础,灰土是用按一定比例的石灰和粘土配制而成。 灰土基础是用于地下水位较深，五层及五层以下的民用建筑。,灰土基础,石灰：砂(或粘土)：碎砖= 1：2：4 或1：3：6 充分拌和，均匀铺入基槽内，分层夯实。,三合土基础,混凝土基础的强度、耐久性、抗冻性和整体性都较好。 当基础上的荷载较大或位于地下水位以下时，常采用混凝土基础。,混凝土基础,毛石混凝土基础,27,2.地基基础设计原则,图2-9 共 同 工 作 概 念,地基 基础 上部结构,图2.9不均匀沉降引起砌体开裂,28,2.地基基础设计原则,2.5 地基、基础与上部结构共同工作,图 2.10 地基、基础、上部结构的常规分析简图,29,2.地基基础设计原则,2.5.1 共同工作的概念 上部结构刚度的影响,柔性基础：抗弯刚度很小的基础 刚性基础：抗弯刚度极大地基础。 刚性能跨越基底中部，将所承担的荷载相对集中地传至基底边缘，这种现象叫做基础的“架越”作用,30,2.地基基础设计原则,2.5.2 地基与基础的相互作用,31,2.地基基础设计原则,2.5.1 共同工作的概念 基底反力的分布规律,基础相对刚度的影响 邻近荷载的影响 地基非均质性的影响,32,2.地基基础设计原则,2.5.1 共同工作的概念 地基变形对上部结构的影响,上部结构刚度：整个上部结构对基础不均匀沉降或挠曲的抵抗力。 柔性结构、敏感性结构、刚性结构 对高压缩性地基上的框架结构，基础刚度一般宜刚不宜柔 对柔性结构，在满足允许沉降值的前提下，基础刚度宜小不宜大。,33,2.地基基础设计原则,2.5.1 共同工作的概念 上部结构刚度的影响,上部结构为绝对刚性，将约束基础变形，仅在支座间发生局部弯曲,上部结构为完全柔性，对基础变形约束作用很小，基础产生整体弯曲,图2.11 上部结构刚度影响示意图,34,2.地基基础设计原则,2.5.3 线性变形体的地基计算模型,文克勒地基模型 地基任一点所受的压力强度与该点的地基沉降成正比的假设即,p 土体表面某点单位面积 上的压力，kN/m2 s 相应于某点的竖向位移,m k 基床系数，kN/m3,图2.14 文克勒地基模型 （a）弹簧模型； （b）文克勒地基 上的刚性基础,35,2.地基基础设计原则,2.5.3 线性变形体的地基计算模型,文克勒地基模型 （凡力学性质与水相近的地基采用该模型较合适。） 地基主要受力层为软土，由于软土的抗剪强度低，因而能够承受的剪应力值很小。 厚度不超过基础底面宽度一半的薄压缩地基。这时地基中产生附加应力集中现象，剪应力较小。 基底下塑性区相应较大时。 支承在桩上的连续基础，可以用弹簧体系来代替群桩。,36,2.地基基础设计原则,弹性半空间地基模型,r 集中力到计算点的距离 E 弹性材料的弹性模量 弹性材料的泊桑比,将地基土体视为均质弹性半空间体，当其表面作用一集中力P时，其表面任一点的竖向位移：,图2.15 弹性半空间体表面的竖向位移计算 （a）集中荷载；（b）矩形面积均布荷载,2.5.3 线性变形体的地基计算模型,37,2.地基基础设计原则,分层地基模型 根据土力学