第七讲浅基础设计.ppt

第七章 浅基础设计,基础埋深确定的基本原则,在满足承载力的条件下尽量浅埋且基底尽量在地下水位以上。省工省时省料，但是有如下基本要求： 除岩石基础外，埋深D要大于50cm。表土扰动，植物，冻融，冲蚀； 基础顶面距离表土大于10cm，保护作用，施工要求，美观需要； 天然地基（土基）上的箱基和筏基埋深不宜小于建筑物高度1/15；桩箱和桩筏1/18-1/20。 桥要求在冲刷深度以下；,第七章 浅基础设计,引言-地基基础承载力设计理论的发展：,1、总安全系数法,第七章 浅基础设计,地基极限承载力,考虑了强度和变形要求的地基容许承载力,重要性系数,分项系数,2、容许承载力理论,3、概率极限状态设计理论分项系数法,地基承载力特征值,地基承载力设计值,7.4 地基承载力,地基承载力特征值指由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。,7.4 地基承载力（续）,第七章 浅基础设计,由定义可知：地基承载力特征值是一种压力值，这种压力值对应三个条件即“载荷试验测定的地基土压力变形曲线”、“线性变形段内”、“规定的变形” 。,7.4 地基承载力（续）,第七章 浅基础设计,注意：但在有些情况下，所确定的地基承载力特征值并不对应这三个条件。,国标中地基承载力特征值定义图解,弹性变形,弹塑性变形,完全破坏,具体有： 1、按土的抗剪强度指标确定； 2、按地基载荷试验确定。,7.4 地基承载力（续）,第七章 浅基础设计,确定地基承载力特征值的方法：,地基承载力特征值可由载荷试验或其它原位测试、公式计算、并结合工程实践经验等方法综合取值。,注：根据邻近条件相似的建筑物经验确定。,3、按地基规范承载力表确定（新规范已取消）。,地基承受荷载的三个阶段,7.4.1 按土的抗剪强度指标（ c ， ）确定（参见6.8）,第七章 浅基础设计,滑移线 或滑动面,只有这个形状吗？,fa=Mbb+Md md+Mcck,因为地基中出现小范围的塑性区，对安全并无妨碍。,当荷载偏心距 e 不大于0.033b时，采用浅基础地基的临界荷载p 1/4，并对k 22度时的强度系数作局部修正。,第七章 浅基础设计,7.4.1 按土的抗剪强度指标确定（续）, m基础埋深范围内各层土的加权平均重度,pu,d,承载力的三个组成部分,fa=Mbb+Md md+Mcck,讨 论,7.4.2 按地基载荷试验确定,平板载荷试验,0.5m 0.5m, 0.71 m 0.71m, 1.0m 1.0m,第七章 浅基础设计,足尺试验比较难；试验结果需要修正,实验时: 不少于3点，极限差30%,第七章 浅基础设计,7.4.2 按载荷试验确定（续）,a 有线性变形段时(低压缩性土) b 无线性变形段时(高压缩性土) 国标中载荷试验确定地承载力特征值图示,触探：将装在探杆上的探头用击入（动力触探）或压入（静力触探）的方式贯入土中，根据探头受到的阻力探测土层的性状。,第七章 浅基础设计,7.4.2 按载荷试验确定（续）,经大量触探试验、建筑经验并通过建立与静载试验所确定的地基承载力特征值的相关关系来确定地基承载力。,标准贯入，锤重63.5kg，落距760mm，以贯入300mm的锤击数（记作N 63.5，简写为N）作为贯入指标，是最常用的方法之一；,第七章 浅基础设计,岩石地基的承载力特征值,1、载荷试验确定：,2、室内试验确定：,饱和单轴抗压强度标准值,折减系数0.1,0.5,7.4.2 按载荷试验确定（续）,“取消”并不意味着完全否定这种方法的理论与实际意义，而是更强调考虑地质条件的地区性差异和根据地区经验确定地基承载力。因此，地方性的地基基础设计规范仍可以建立反映当地实际的承载力表。,第七章 浅基础设计,7.4.3 按地基规范承载力表确定 （新规范已取消）,7.4.4 根据邻近条件相似的建筑物经验确定,一般适用于荷载不大的小型工程,同类土的性质随地区差异较大，根据以往的工程勘察和观察资料，通过综合分析对比，可以给出各小区的地基承载力特征值的经验性表格，参考使用。,第七章 浅基础设计,7.4.5 地基承载力特征值的修正,1、修正理由：由载荷试验等方法综合确定地基承载力的特征值时没有体现一个具体实际基础的尺寸和埋深等因素的影响；实测显示，当 h/b10时，影响不大；基宽 b越大，沉降量s也越大。 2、规范规定：当基础宽度大于3米或埋深大于0.5米时，除岩石地基外，应对地基承载力特征值进行深、宽修正。b在3m,6m。,第七章 浅基础设计,3、修正公式：,fak ：静载荷试验确定的地基承载力特征值； fa ：深宽修正后的地基承载力特征值； b ：宽度修正系数0，3.0，按基底下土性质 查表确定； d ：深度修正系数1，4.4，同上查表确定； ，m：基底以下、以上的土（平均或加权平均）容重（地下水位以下 取 、m）。,7.4.5 地基承载力特征值的修正(续),第七章 浅基础设计,fa=fak+b(b-3)+dm(d-0.5),3、修正公式：,7.4.5 地基承载力特征值的修正(续),第七章 浅基础设计,fa=fak+b(b-3)+dm(d-0.5),F,地面标高,浅基础示意图,d,7.4.6 地基承载力的综合评介,建筑地基基础设计规范（GB5007-2002）规定：地基承载力特征值可由载荷试验或其他原位测试、公式计算，并结合工程实践经验综合确定。 载荷试验是确定地基承载力的基本方法。无论用原位测试或室内试验成果来确定地基承载力，都是根据其试验资料与静载试验所确定的地基承载力，建立回归经验方程或进一步制成表格来确定地基承载力。 理论公式计算需要用到抗剪强度指标c,值，应合理选择试验和参数值。同时，理论公式形式很多，应注意不同公式之间的适用条件。 采用几种方法确定地基承载力，得出的数据必然有出入，须综合分析。,第七章 浅基础设计,第七章 浅基础设计,浅基础设计示意图,引言,7.5 基础底面尺寸的确定,基本条件：基底压力的标准值pk与经深宽修正后的地基承载力的特征值的关系:,7.5 基础底面尺寸的确定,7.5.1 按地基持力层的承载力计算基底尺寸,第七章 浅基础设计,7.5.1.1 中心荷载作用下的基础,3、基底面积计算公式：,第七章 浅基础设计,7.5.1 按地基持力层的承载力计算基底尺寸（续）,？,1、荷载Fk , Gk=A Gd, G(基础加土)=20kN/m3,2、承载力特征值fa（仅作深度修正暂不做宽度修正）,正方形基础：,矩形基础 : (l/b=1.02.0),条形基础：,7.5.1.1 中心荷载作用下的基础（续）,第七章 浅基础设计,4、考虑是否进行宽度修正并使A与 fa 协调一致,7.5.1 按地基持力层的承载力计算基底尺寸,(取l=1.0),？,1、荷载Fk+Gk，Mk,7.5.1.2 偏心荷载作用下的基础,第七章 浅基础设计,7.5.1 按地基持力层的承载力计算基底尺寸,？,3、如果偏心矩el /6，由下式和A初步确定b和l。,偏心矩el/6时基底压力呈梯形分布； e l /6 为三角形分布； e l /6，出现拉应力 实际基底与土之间不能传递拉应力，基底压应力分布如图。一部分脱开。 规范要求3a0.75l，即脱开面积小于25%。,第七章 浅基础设计,讨论,l,pkmax,pkmin,以上条件不满足时，如A过大或过小时，则要调整A的大小，同时根据A的尺寸大小对地基的承载力特征值进行修正，再代入上述公式验算，直至满足要求。,第七章 浅基础设计,讨论,调整的方法一般方法有： 1、增加A或减少A； 2、调整基底的长宽比, A不变； 3、采用不对称基础； 4、改变基础方案或进行地基处理。,7.5.2 （地基）软弱下卧层（承载力）的验算,基础底面尺寸按上述方法确定后，当地基受力层范围内有软弱下卧层时，需要验算。P172 验算依据,F,pk,d,fa,faz 经深度(d+z)修正后的地基承载力特征值，宽度不修正。,第七章 浅基础设计,Pz相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处的附加应力值；,pcz 软弱下卧层顶面处的自重应力值(见p47)；,Pz,2、软弱下卧层附加应力计算分析（矩形基础为例）,条形基础分 母无后一项,第七章 浅基础设计,下卧层,基底附加应力的等效扩散,z,b,l,基础底面,软弱层顶面,Pz?,荷载扩散原理,泥潭,地基压力扩散角 表7.4,注：p173. 上下土层压缩模量相差越大， 越大，应力越扩散。,第七章 浅基础设计,经深度(d+z)修正后的承载力，宽度不修正,3、地基软弱下卧层验算步骤：,（1）基底压力 pk=(Fk+Gk)/A (中心荷载) （2）pc=i di （3）基底的附加压力（扩散压力） （4）查表确定扩散角。 （5）软弱下卧层顶面处的附加应力值pcz （6）