福建农林大学地基与基础工程.doc

第8章 浅基础1. 根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征，以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或 影响正常使用，将地基基础设计划分为三个设计等级，即甲级、乙级、丙级。2. 对地基计算的要求 （1）所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定。 （2）设计等级为甲、乙级的建筑物，均应按地基变形设计；3. 关于作用效应和抗力限制的规定 （1）按地基承载力确定基础底面上的作用效应或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或 承台底面上的作用效应应按正常使用极限状态下作用的标准组合。相应的抗力应采 用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。 （2）计算地基变形时，传至基础底面上的作用效应应按正常使用极限状态下作用的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。4. 扩展基础（柔性基础），包括柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。5. 补偿效应 箱形基础埋深较大，基础中空，从而使开挖卸去的土重部分抵偿了上部结构传来的荷载（补偿效应），因此与一般实体基础相比，它能显著减小基底压力，降低基础沉降量。6. 除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m。7. 基础的埋深的确定 首先考虑的是建（构）筑物在使用功能和用途方面的要求，例如必须设置地下室或设备层的建筑物、半埋式结构物、须建造带封闭侧墙的筏形基础、带有地下设施的建筑物、具有地下部分的设备基础等。确定冷藏库或高温炉窑这类建筑物的基础埋深时，应考虑热传导引起地基土的低温冻胀或高温干缩效应。当基础范围内有管道或坑沟等地下设施通过时，基础顶板原则上应低于这些设施的底面，否则应采取有效措施，消除基础对地下设施的不利影响。8. 在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础的埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不宜小于建筑物高度的1/18。9. 场地环境条件 新建建筑物的基础深埋不宜大于原有建筑基础。当深埋大于原有建筑物的基础时，两者间距应保持一定的距离L。如不能满足要求则在基础施工期间应采取有效措施，例如新建条形基础分段开挖修筑；基坑壁设置临时加固支撑；事先打入板桩或设置其他的挡土结构；对原有建筑物地基进行加固，等。10. 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，从荷载实验等方法确定的地基承载力特征值fak尚应按下式进行修正：fa=fak+b(b-3)+dm(d-0.5) 11. 房屋基础地面尺寸的确定 （1）轴心受压基础 对于矩形基础，在求出A之后，一般按l / b1.2来确定l、b。最后确定的基础尺寸l 、b均应为100mm的倍数。对于墙下条形基础，沿基础长度方向，取l=1m作为计算单元，则基础宽度b为 Fk为基础长度方向1m范围内，相应于作用的标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向值（KN/m）（2）偏心受压基础12. 刚性角 自墩（台）身边缘处的垂线与基底边缘的连线间的最大夹角max称为刚性角。13. 地基软弱下卧层承载力计算 验算要求是作用在软弱下卧层顶面处总的压应力（包括自重应力及附加应力）不超过其承载力。 软弱下卧层强度不足采取的措施：（1）增大基础底面积 （2）减小基础埋深14. 房屋建筑的地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。15. 钢筋混凝土扩展基础设计构造要求：（1）锥形基础的边缘高度不宜小于200mm，且两个方向的坡度不宜大于1:3； 阶梯形基础的每阶高度宜为300500mm。 （2）垫层的厚度不宜小于70mm， 垫层混凝土强度等级不宜低于C10。16. 现浇柱的纵向钢筋可以通过插筋锚入基础中。插筋数量、直径以及钢筋种类应与柱内纵向钢筋相同。17. 墙下钢筋混凝土条形基础设计 18. 墙下钢筋混凝土条形基础较小，基础内不配箍筋和弯起钢筋，基础高度由混凝土的受剪承载力决定。19. 基础底板配筋。悬臂板“支座”截面的最大弯矩设计值M=1/2 pj b1220. 钢筋混凝土独立基础的高度及台阶尺寸取决于基础混凝土的冲切承载力或抗剪承载力。21. 对于矩形基础，显然柱短边一侧冲切破坏的危险性较柱长边一侧大，所以只需要根据短边一侧的冲切破坏条件确定基础高度。22. 当基础剖面为阶梯式时，除进行柱边冲切验算外，还须进行变阶处冲切验算。第9章 桩基础1. 桩基础的工程应用一般来说，下列情况可考虑采用桩基础：（1） 高层建筑、高耸构筑物及重型厂房等结构荷载很大，若采用天然地基，承载力和变形 不能满足要求；（2） 天然地基承载力基本满足要求，但沉降量过大，需利用桩基减少沉降的建筑物，如软 土地基上的多层住宅建筑，或在使用上、生产上对沉降限制严格的建筑物；（3） 因施工方法、经济条件及（或）工期等因素制约，不适于进行地基处理的情况；（4） 地基存在震陷性、湿陷性、膨胀性等不良土层，或上覆土层强度低、压缩性高的软弱 土层，不能满足建（构）筑物地基要求的（5） 作用有较大水平力和力矩的高耸结构物的基础，或需以桩承受水平力或上拔力的其他 情况；（6） 需要减弱其振动影响的动力机器基础，或以桩基作为地震区建筑物的抗震措施的；（7） 处于流动水域中的桥梁基础，可能因冲刷深度较大而危及基础稳定的情况；（8） 需穿越水体和软弱土层的港湾和海洋的构筑物基础，如栈桥、码头、海上采油平台及 输油、输气管道支架等。2. 桩按施工方法分类有预制桩和灌注桩。 按桩的承载性状分类有摩擦型桩和端承型桩 按成桩方法和成桩过程的挤土效应，桩可分为挤土桩、部分挤土桩、非挤土桩。3. 挤土效应 预应力管桩施工中会遇到一种称为挤土效应的现象。这是由于沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动，改变了土体的应力状态而产生的。4. 单桩轴向荷载传递 单桩轴向荷载由桩侧摩阻力和桩底摩阻力组成。，随着荷载增加，摩阻力随之增加，桩身摩阻力达到极限后，荷载再增加，桩端阻力增加，当桩端阻力达到了极限，即达到了桩的极限承载力。5. 影响单桩轴向荷载传递的因素（1）桩端土与桩周土的刚度比Eb/Es。其值越小轴力沿深度衰减越快。（2）桩土刚度比Ep/Es（桩身刚度与桩侧土刚度之比）越大，传递到桩端的荷载越大。（3）桩端扩底直径与桩身直径之比D/d。越大，桩端阻力分担的荷载比越大。（4）端的长径比L/d。随L/d的增大，传递到桩端的荷载越小。6. 建筑地基基础设计规范规定：在同一条件下，进行静荷载试验的桩数不宜少于总桩数的1%，且不少于3根。（需静置一段时间，由于打桩对桩周土有影响，存在孔隙水压力，有效应力提高，与实际情况相近）7. 初步设计时，单桩竖向承载力特征值Ra可按下式估算：8. 群桩效应 由两根以上的桩组成的桩基称为群桩基础。在竖向荷载作用下，由于承台、桩、土相互作用，群桩基础中的一根桩单独受荷时的承载力和沉降性状，往往与相同地质条件和相同设置方法的独立单桩有显著差别，这种现象称为群桩效应。 群桩效应系数以桩的承载性状为最主要因素，其次是桩距和桩数。9. 端承型群桩基础的=1，摩擦型群桩基础110. 承台效应摩擦型群桩基础，当其承受竖向荷载而沉降时，承台底必定会产生土反力，从而分担了一部分荷载，桩基承载力随之提高的现象。11. 负摩阻力 当桩周土体因某种原因发生下沉，其沉降变形大于桩身的沉降变形时，在桩侧表面的全部或一部分面积上将出现向下作用的摩阻力，称为负摩阻力。12. 负摩阻力产生的原因 （1）在桩附近地面大量堆载引起底面沉降； （2）土层中抽取地下水或其他原因，地下水位下降，使土体产生自重固结下沉； （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； （5）在黄土、冻土中的桩，因黄土湿陷、冻土融化产生地面下沉。13. 中性点 中性点正摩阻力与负摩阻力变换处的位置。对于下端为岩石的端承桩可能产生全负摩阻 力。中性点的稳定深度是随着桩端持力层强度和刚度增大而增大的。14. 依据桩、土相对刚度的不同，水平荷载作用下的桩可分为刚性桩、半刚性桩和柔性桩。半刚性桩和柔性桩统称为弹性桩。15. 刚性桩 当桩很短或桩周土很软弱时，桩、土的相对刚度很大，属刚性桩。弹性桩半刚性桩（中长桩）和柔性桩（长桩）的桩土的相对刚度较低。16. 桩的类型选择 在同一桩基础中不宜同时采用端承桩和摩擦桩。桩类型的选择主要根据地质和受力情况决定。当基岩埋深较浅时，应考虑采用端承桩。 桩长、桩径的选择桩的长度主要取决于桩持力层的选择。桩的截面尺寸选择应考虑的主要因素是成桩工艺和结构的荷载情况。17. 承台设计桩基承台的设计，包括构造设计以及抗冲切、抗剪切、抗弯承载力和局部受压等设计计算。承台的宽度不应小于500mm,其最小厚度不应小于300mm。18. 桩基承台厚度应满足柱（墙）对承台的冲切和基桩对承台的冲切承载力的要求。19. 当承台的混凝土强度等级低于柱或桩的混凝土强度等级时，应验算柱下或桩上承台的局部受压承载力。第10章 桩基础1. 沉井基础具有以下优点： （1）埋置深度可以很大，整体性强，稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷 载和水平荷载； （2）沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡水的围堰结构物； （3）沉井施工时相对邻近建筑物影响较小且内部空间可以利用。 沉井基础具有以下缺点： （1）施工工期较长，； （2）对粉细砂类土在井内抽水易发生流沙现象，造成沉井倾斜； （3）沉井下沉过程中若遇到大块石、树干或井底岩石表面倾斜过大等情况时，均会给施 工带来一定困难。2. 沉井基础分类 沉井基础按施工方法不同可以分为一般沉井和浮运沉井两种。一般沉井是指制造下沉的 沉井，在基础的设计位置上制造后而挖土下沉。如基础位置在水中，需先在水中筑岛，再在岛上筑井下沉。当在深水区施工不便或不经济，或妨碍交通，或河水流速较大，可采用岸边浇筑浮运就位下沉的方法，这类沉井就叫做浮运沉井。3. 沉井基础的构造沉井主要由井壁、刃脚、内隔墙、 取土井、凹槽、封底、顶板等组成。第11章 地基处理1. 地基处理目的： 改变土的特性（渗透、强度、变形）2. 垫层厚度确定 垫层的厚度应根据需要置换软弱土的深度或下卧土层的承载力确定 砂垫层的厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m 垫层底面的平面尺寸应满足基地底面应力扩散的要求3. 排水固结法的条件 （1）足够的预压荷载 （2）良好的排水条件和充足的排水时间4. 在软土顶层设置横向排水砂垫层的作用：借此缩短排水距离，增加排水通道，改善地基渗透性能。5. 强夯法：强夯法又称动力固结法或动力密实法。6. 强夯法加固地基三种不同的加固机理：动力密实、动力固结和动力置换。各种加固机理的特性取决于地基土的类别和强夯施工工艺。7. 动力密实的机理：用冲击型动力荷载使土体中的孔隙体积减小，土体变得密实，从而提高地基土的强度。适用于无粘性土。 动力固结机理：巨大的冲击能在土中产生很大的应力波，破坏土体的原有结构，使土体局部产生液化并产生许多裂隙，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固结，土的强度得以提高。动力置换：分为整体置换和桩式置换。8. 强夯法的适用范围：强夯法适用于碎石类土、砂类土、杂填土、低饱和粉土和黏土、湿陷性黄土等地基的加固。9. 砂石桩挤密法的加固机理：对松散的砂土层，砂桩的加固机理有挤密作用、排水减压作用和砂土地基预振作用；对于松软粘性土地基，主要通过桩体的置换和排水作用加速桩间土的排水固结，并形成复合地基，提高地基的承载力和稳定性，改善地基土的力学性质。10. 振冲法加固机理：振冲密实和振冲置换两种，分别适用于砂类土和黏性土。 振冲密实的加固机理：振冲器在砂土中振冲的主要作用就是振动密实和振动液化。砂土在振动液化与振冲器在砂土中的振动加速度有关，而振动加速度又随离振冲器的距离增大而衰减。按振动加速度的大小将划分为流态区、过渡区和挤实区外为弹性区。在过渡区和挤实区的振冲起加密作用；在流态区内砂土不易密实，甚至产生液化，反而由密变松；在弹性区无加密的需效果。所以在砂土中应设法减少流态区和过渡区的范围，使之获得更好的振冲挤密效果。 振冲置换加固机理：通过振冲成孔，以碎石置换并振动密实，形成碎石桩体。与地基土共同作用，提高地基的承载能力，改善其变形性质。11. 化学加固法：灌浆法、水泥土搅拌桩法、高压喷射注浆法。第12章1. 场地：在抗震设计中，场地指具有相似的反应谱特征的房屋群体所在地，不仅仅是房屋基础下的地基土，类似于厂区、居民和自然村，平坦地区面积一般不下于1km。2. 宏观震害和地震反应分析表明，山包山梁和悬崖、陡坎等局部凸显出地形对地震作用有放大效应。3. 场地土对建筑物震害的影响，主要与场地土的坚硬程度和土层的组成有关。 覆盖层厚度是指底面到坚硬土地面的距离。国内外地震资料表明，覆盖层越厚，地震所造成的危害越大。4. 液化的机理：在地震作用下，饱和砂土和粉土颗粒在强烈振震动下发生相对位移，颗粒结构趋于压实，颗粒间空隙水来不及排泄而受到挤压，因为使孔隙水压力急剧增大。根据有效应力原理，土颗粒通过接触点传递有效应力则相对减小，当有效应力完全消失时，土颗粒处于悬浮状态中，这