地基 任何结构物.doc

4 地基 任何结构物（建筑物）都建造在一定的地层(岩层或土层上）,在基础底面下，承受由基础传来的荷载的那一部分地层称为该结构物地基。4 基础 基础是结构物直接与地层接触的最下部分。 基础是将建筑物承受的各种荷载传递到地基上的实体结构。4 地基与基础的要求： 强度、稳定性和变形要满足要求。4 设计状况 持久状况 短暂状况 偶然状况4 人工地基 当建筑物荷载在基底产生的压力大于土层的承载能力，或变形大于容许值时，土质地基需要经过置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋、化学处理等方法，使得土体性能得以改善，满足承载力和沉降要求，此时地基称为人工地基。4 浅基础 单独基础 条形基础 十字基础 筏形基础 箱形基础4 深基础 A.桩基础 B.沉井基础 C. 沉箱基础 D.地下连续墙基础4 桩基础：基桩承台 适用条件：（1）荷载大，土软，持力层深。（2）沉降大，对沉降敏感，抗震要求高。 （3）水位高4 沉井基础 适用条件：（1）荷载大，土软，持力层适中。（2）山区河流，冲刷大，较大卵石，不利于桩施工。（3）岩石表面平，埋藏不深，水深。4 刚性基础 基础污工有足够的截面，材料的容许应力大于地基反力产生的弯拉应力和剪应力，a-a不会出现裂缝，基础内不需配置钢筋，称为刚性基础 刚性角 满足刚性基础要求时，自墩台身边缘处的垂线与基底边缘的联线间的最大夹角max。刚性基础 优点：稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载。 缺点： 自重大，并且当持力层为软弱土时，由于扩大基础面积有一定限制，需要对地基进行处理或加固后才能采用，否则会因所受的荷载压力超过地基强度而影响结构物的正常使用。适用条件： 只要地基强度能满足要求，它是房屋、桥梁和涵洞等结构物首先考虑的基础形式。对于荷载大或上部结构对沉降差较敏感的结构物，当持力层的土质较差又较厚时，不适宜的。常用材料 ：砖和砂浆 混凝土 石料 灰土 三合土 扩展基础 概念：在基底反力作用下，在a-a断面产生弯曲拉应力和剪应力若超过了基础圬工的强度极限值，为 了防止基础在a-a断面开裂甚至断裂，必须在基础中配置足够数量的钢筋。适用条件：土质较差的地基上修建高层建筑时，采用这种基础形式是适宜的。材料：钢筋混凝土。基础埋置深度的选择 要求： 变形较小，而强度又比较大的持力层，以保证地基强度满足要求，而且不致产生过大的沉降或沉降差。此外还要使基础有足够的埋置深度，以保证基础的稳定性，确保基础的安全。考虑因素：地基的工程地质、场地环境条件、水文地质条件、当地的冻融条件、上部结构形式，以及保证持力层稳定所需的最小埋深和施工技术条件、造价等因素。考虑冻胀的基础埋深 dmin zd hmax zd: 设计冻深 hmax：容许残留冻土层最大厚度. Zd=z0 *yzs* yzw* yze 地基承载力 pkfa pkmax 1.2fa 地基承载力的确定一般有几种途径:（1）根据现场荷载试验或触探试验资料;（2）按地基承载力理论公式计算;（3）按现行规范提供的经验公式计算。fa=fk+b(b-3)+dm(d-0.5) f a- 地基承载力的设计值； f k- 地基承载力的标准值； b -基础底面宽度(m)，当b6m时，按6m计算; d -基础底面的埋置深度(m)，室外地面标高算起； - 基底下持力层土的天然容重; m- 基底以上土的容重(如为多层土时用换算容重)中心荷载下 单独基础条形基础偏心荷载 软弱下卧层验算 4 基础底面尺5.4m2.7m，验算持力层和下卧层。4 解：1.持力层验算4 查表b=0,d=1.04 fa= fk+b(b-3)+dm(d-0.5)4 =209+18(1.8-0.5)=232.4kPa4 总竖向力：Fk+Gk=4 1800+220+205.42.71.84 =2545kN4 总力矩：Mk=4 950+1801.2+2200.624 =1302kNm4 2.软弱下卧层验算4 Es1/Es2=7.5/2.5=34 z/b=(4.3-1.8)/2.7=0.930.54 查表23o，tan =0.424444 pcz=181.8+(18.7-10) 2.5=54.2kPa4 m=pcz/(d+z)=54.2/4.3=12.6kN/m34 faz= fk+dm(d-0.5)=75+12.6 (4.3-0.5)=122.9kPa4 pz+pcz=57.2+54.2=111.4kPa faz4 桩的分类 根据桩承载性状分类 ：端承桩与摩擦桩。端承桩：桩穿过较松弱土层，桩底支承在岩层或硬土层(如密实的大块卵石层)等实际非压缩性土层时，基本上依靠桩底土层抵抗力支承垂直荷载。 摩擦桩： 桩穿过并支承在各种压缩性土层中，主要依靠桩侧土的摩阻力支承垂直荷载。4 按施工方法分类：预制桩与灌注桩。预制桩 ：适用：一般土地基，但较难沉入坚实地层。沉桩有明显的排挤土体作用，应考虑对邻近结构(包括邻近基桩)的影响。在运输、吊装和沉桩过程中应注意避免损坏桩身。灌注桩：优点：钻孔灌注桩的施工设备简单，操作尚方便，缺点：由于泥浆的排放处理，在城市中的应用有时会受到一定的限制。适用：各种粘性土、砂性土，也适用于碎、卵石类土和岩层。对于易坍孔土质及可能发生流沙或有承压水的地基，施工难度较大。按桩的设置效应分类：（1）非挤土桩（2）部分挤土桩（3）挤土桩。4 深度效应 模型和现场的试验研究表明，桩的承载力随着桩的入土深度，特别是进入持力层的深度而变化，这种特性称为深度效应。桩底端进入持力砂土层或硬粘土层时，桩底的极限阻力随着进入持力层的深度线性增加。达到一定深度后，桩底阻力的极限值保持稳值。这一深度称为临界深度hcp。桩测的极限摩阻力随着进入持力层的深度线性增加。达到一定深度后，保持稳值。这一深度称为临界深度hcs。4 桩在轴向荷载下的破坏模式 ：1压屈破坏 ：当桩底支承在很坚硬的地层，桩侧土为软土层抗剪强度很低，桩在轴向受压荷载作用下，如同一根压杆似地出现纵向挠曲破坏。2整体剪切破坏：足够强度的桩穿过抗剪强度较低的土层而达到强度较高的土层时，桩底土形成滑动面出现整体剪切破坏，因为桩底持力层以上的软弱土层不能阻止滑动土楔的形成。3刺入破坏：足够强度的桩入土深度较大或桩周土层抗剪强度较均匀时，桩在轴向受压荷载作用下，刺入式破坏。4 正摩阻力：桩受轴向荷载作用后，桩相对于桩侧土体作向下位移，使土对桩产生向上作用的摩阻力 。4 负摩阻力： 当桩周土体因某种原因发生下沉，其沉降速率大于桩的下沉时，则桩侧土就相对于桩作向下位移，而使土对桩产生向下作用的摩阻力 。4 负摩阻力产生的原因： 4 1.在桩附近地面大面堆载，引起地面沉降，对桩产生负摩阻力;4 2.土层中抽取地下水或其他原因，地下水位下降，使土层产生自重固结下沉; 3.桩穿过欠压密土层(如填土）进入硬持力层，土层产生自重固结下沉; 4.桩数很多的密集群桩打桩时。使桩周土中产生很大的超孔隙水压力，打桩停止后桩周土的再固结作用引起下沉;4 5.在黄土、冻土中的桩，因黄土湿陷、冻土融化产生地面下沉。4 负摩阻力的影响因素：1 桩侧土层的压缩，决定于地表作用荷载(或土的自重)和土的压缩性质，并随深度而渐减小； 2桩身弹性压缩变形，桩身压缩变形随深度逐渐减少，3 桩底下沉，桩底的下沉在桩身各截面都是定值; 4 中性点： 正、负摩阻力变换处的位置，即称中性点。4 中性点的位置： 桩与桩侧土的相对位移，桩周土的性质，当桩侧土层压缩变形大，桩底下土层坚硬，桩的下沉量小时，中性点位置就会下移;反之，中性点位置就会上移。4 消除或减轻负摩阻力的方法：1 填土稳定2预压3湿陷性黄土，强夯等4沥青，塑料薄膜.4 单桩竖向承载力确定方法：1按材料强度确定2用静载试验确定3按设计规范经验公式确定 4按静力触探法确定 5按动测试桩法确定 6按土的抗剪强度确定 。4 单桩竖向承载力标准值：44 端承型群桩基础：群桩基础通过承台分配到各基桩桩顶的荷载，绝大部分或全部由桩身直接传递到桩底，由桩底岩层(或坚硬土层)支承。4 摩擦桩群桩基础： 荷载主要通过桩侧土的摩阻力传递到桩周土体。4 扩散作用，桩底处的压力分布范围要比桩身截面积大，桩底处的应力叠加。4 桩底处地基，土受到的压力比单桩大4 群桩效应：桩端处压力比单桩时大的多，桩端以下压缩土层的厚度也比单桩要深，此时群桩中各桩的工作状态与单桩不同，其承载力之和小于单桩承载力总和，沉降量大于单桩沉降量，即为群桩效应。它主要表现在对桩基承载力和沉降的影响。桩间中心距离至6倍桩径时，可不考虑群桩效应。4 承台荷载分担是以整体下沉为前提 ，下沉过大不满足变形要求，下列情况不考虑承台荷载分担效应：(1)承受经常出现的动力作用；(2)承台下土可能产生负摩阻力； 4 (3)饱和软土中沉入密集桩群，引起超静孔隙水压力和土体隆起，随着时间推移，桩间土逐渐固结下沉而与承台脱离。4 复合基桩竖向承载力设计值R：44444444 桩长的确定：桩的长度主要取决与桩端持力层的选择。桩端最好进入坚硬土层或岩层，采用嵌岩桩或端承桩。当坚硬土层埋藏很深时，则最好采用摩擦桩，桩端应尽量达到低压缩性，中等强度的土层上。桩端进入持力层的深度，对于粘性土，粉土不宜小于2d,砂类土不宜小于1.5d，碎石类土不宜小于1d。当存在软弱下卧层时，桩端以下硬持力层厚度不宜小于4d。4 沉井：特点：深度大，整体性强，稳定，承载力大，施工中挡土挡水，补偿基础，应用广。 工期长，倾斜，下沉困难。适用条件： (1) 荷载大，表层地基承载力不足，一定深度下有较好的持力层，与其他基础相比经济合理；4 (2)在山区河流中，虽土质较好，但冲刷大，或河中有较大卵石不便桩基础施工；4 (3)岩层表面较平坦，覆盖层薄，但河水较深，采用扩大基坑施工围堰有困难4 2.沉井的一般构造 （1）井壁（2）刃脚（3）隔墙（4）井孔（5）凹槽 （6）射水管（7）封底（8）顶板。4 沉井下沉中遇到问题及处理：1.偏斜 原因：(1)土体表面松软，制作场地或河底不平，软硬不均；(2)刃脚质量差，井壁与刀脚中线不重合；(3)抽垫方法欠妥，回填不及时；(4)除土不均匀对称，下沉时有突沉和停沉现象；(5)刃脚遇障，排土堆放不合理，或单侧受水流冲击淘空等。 处理方法：除土，压重，顶部施加水平力，刃脚下支垫。 2.难沉 原因：1开挖面深度不够，正面阻力大； 2偏斜，刃脚下遇到障碍物、坚硬岩层和土层；(3)井壁摩阻力大于沉井自重； (4)井壁无减阻措施或泥浆套、空气幕等遭到破坏；处理方法：A.增加重量，B.减少摩擦 ：井壁形状，射水4 ，泥浆套、空气幕，增大开挖、炸药。3.突沉 原因：软土，井壁摩阻力小，沉井支承削弱，排水过多，除土太深。 防止措施： 控制均匀除土，增大刃脚踏面宽度或增设底梁。 4.流砂 原因： 粉、细砂，动水压力。 防止措施： 不排水除土，降水。4 基础设计基本规定（1）所有建筑物的地基计算要满足承载力计算的规定； （2）甲级、乙级建筑物均应按地基变形设计；（3）丙级建筑物一般可不进行变形验算，特殊情况需要验算；（4）经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙、斜坡上的建筑，要验算稳定性；（5）基坑工程应验算稳定性；（6）地下水较浅，建筑地下室或地下构筑物存在底板上浮问题时，进行抗浮验算。4 桩的竖向荷载传递的一般规律：桩在轴向压力荷载作用下:桩顶将发生轴向位移(