基础工程总结.doc

一基础：建筑物向地基传递荷载的下部结构。地基：建筑物的全部荷载都由它下面的地层来承担，受建筑物影响的那一部分地层。基础工程（Foundation Engineering）研究下部结构物与岩土 相互作用共同承担上部结构物所出生的各种变形和稳定问题。基础分类（按埋深）浅基础：埋置深度不大的基础 埋深小于或相当于基础底面的宽度，一般认为5m深基础：使用专门的施工方法和机具建造的基础 (适应于：浅层土质不良，需要利用深层处的良好地层)地基的分类天然地基：不需要人工处理直接利用的地基人工地基 ：修建基础前，需要事先人工处理的地基基础工程设计包括基础设计和地基设计两部分：基础设计：基础形式选择、基础埋置深度、基底面积大小、基础内力和断面计算地基设计：承载力确定、地基变形计算、地基稳定性计算根据基础功能，基础设计满足三个基本要求：强度要求；变形要求；上部结构的其它要求二、浅基础的设计内容选择基础的材料、类型，进行基础平面布置 确定地基持力层和基础埋置深度 确定地基承载力 确定基础的底面尺寸，必要时进行地基变形与稳定性验算 进行基础结构设计基础内力、截面计算并满足构造要求 绘制基础施工图，提出施工说明合理的分析方法，原则上地基、基础、上部结构之间，必须同时满足两个条件静力平衡 、 变形协调浅基础的类型根据基础结构形式和材料性能分类：从结构型式分：扩展基础、联合基础、柱下条形基础、柱下交叉条形基础、筏形基础、箱形基础和壳体基础等。从材料性能可分：无筋基础(刚性基础)、钢筋混凝土基础扩展基础： 墙下条形基础和柱下独立基础(单独基础)。作用：把墙或柱的荷载侧向扩展到土中，使之满足地基承载力和变形的要求。 柱下条形基础 特点：基础抗剪刚度较大，能够调整不均匀沉降，将所承受的荷载较为均匀发布到整个基底面积上。使用：软弱地基上框架或排架结构的一种形式。筏形基础 优点：能跨越地下浅层小洞穴和局部软弱层；可以兼做防渗底板；能够满足：不允许出现不均匀沉降的要求；增强建筑物的整体抗震性能。箱型基础-补偿效应：基础埋置较深，挖去土的自重较大，而基础自重较小，可以抵消建筑物荷载产生的部分或全部基底压力，这种作用称为补偿效应。 补偿性基础。基础埋置深度(简称埋深)：基础底面至天然地面的距离。 影响基础埋深的主要因素有五个方面： 与建筑物有关的条件； 工程地质条件； 水文地质条件； 地基冻融条件； 场地环境条件。四种常遇工程地质条件下，说明基础埋深原则：（1）自上而下土层都良好 确定方法：埋深由其它条件和最小埋深确定。（2）自上而下较软弱 确定方法：轻型建筑，按方法（1）确定；一般情况，考虑连续基础、人工地基或深基础方案。（3）上软下良 确定方法：取决上部软土厚度, 较薄(如小于2m)，挖去表土；较厚，按方法（2）。（4）上好下软，地表存在23m硬壳层 确定方法：对中小建筑物或6层以下住宅，硬壳层作为持力层。“宽基浅埋”地基承载力地基承受荷载的能力地基承载力的特征值在保证地基稳定条件下，使建筑物沉降量不超过允许值的地基承载力。地基承载力fa是不是定值？不是定值！Why？是允许沉降量sa的函数，随其变化。确定方法有四类： 根据土的抗剪强度指标，以理论公式计算； 由现场荷载试验p-s曲线确定； 按规范提供的承载力表格确定； 在土质基本相同的条件下，参照相邻建筑物的工程经验确定。地基变形的特征sa 则 fa sa=0 则 fa=0：联合基础分为三类：矩形联合基础；梯性联合基础；连梁式联合基础 联合基础设计的假定： 基础是刚性的，基础高度h1/6柱距，基础可以看作刚性； 基础底面的压力分布是线性分布； 基础主要受力层范围内土层均匀； 不考虑上部结构刚度的影响。建筑物的长高比：建筑物的长度与基础底面算起的高度之比。建筑物长高比越大，刚度越低，纵墙越容易开裂；减轻不均匀沉降，长高比应控制在3以内； 为使各单元沉降均匀，沉降缝的位置： 建筑物的平面转折处； 建筑物的荷载或高度很大差异处； 长高比不符要求的建筑物适当部位； 地基土压缩性有明显变化处； 建筑结构或基础类型不同处 分期建造的建筑物交界处； 拟设置伸缩缝处；三、柔性基础基础抗弯刚度很小的基础特点：基底反力分布与作用于基础上的荷载分布完全一致。刚性基础抗弯刚度很大的基础特点：基底在沉降后保持平面；基础具有“架越作用”架越作用：刚性基础能跨越基底中部，将所承担的荷载相对集中的传至基底边缘。影响架越作用的因素： 基础的相对刚度；（越大，架越作用） 土的压缩性；（越高，架越作用） 基底下塑性区的大小。（越大，架越作用）上部结构刚度（整体刚度）：反映整个上部结构对基础不均匀沉降或挠曲的抵抗力。Winkler地基模型：地基上任一点所受的压力强度p与该点的沉降s成正比。p-压力强度；k-基床反力系数，简称基床系数，kN/m3；注意与弹簧系数k的差别s-地基沉降量。补偿性基础： 建筑基础地下部分采用中空、封闭的形式，被挖取的土重就可以补偿上部结构部分或全部重量。这类基础称为补偿性基础。补偿性基础作用：埋置深度大，提高基础承载力；降低附加应力，减小基础沉降量。四、桩基础属于深基础的一种。 深基础：埋深较大，以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础，需要特殊的设备进行施工。 作用：把所承受的荷载相对集中地传到深部土层。 适用范围：当浅层土质不满足承载力和变形要求，不适宜采取地基处理方法深基类型：桩基础，地下连续墙，沉井。桩：设置于土中的竖直或倾斜的柱型基础构件减沉桩（减沉复合疏桩基础）: 软土地基天然地基承载力基本满足要求的情况下，为减小沉降采用疏布摩擦型桩的复合桩基。桩基设计包括下列基本内容：(1)、桩的类型及几何尺寸的选择；(2)、单桩竖向（和水平向）承载力的确定；(3)、确定桩的数量、间距和平面布置；(4)、桩基承载力和沉降验算；(5)、桩身结构设计；(6)、承台设计；(7)、绘制桩基施工图。桩基类别 按承台与地面相对位置 低承台桩基：承台底面位于地面以下。 高承台桩基：承台底面高出地面。用于桥梁、水利。按桩受力情况 摩擦型桩：桩顶竖向荷载由桩侧阻力与桩端阻力共同承受，但侧阻力分担荷载较多的桩。 摩擦桩：桩端阻力很小可以忽略不计。 端承型桩：荷载由侧阻力和端阻力共同承担，端阻力较大。 端承桩：侧阻力很小可以忽略不计。根据施工方法 预制桩、灌注桩预制桩的沉桩方式：锤击法、振动法、静压法沉管灌注桩： 锤击沉管打桩机、振动沉管打桩机。 粘性土：由于重塑作用降低了强度； 非密实无粘性：振动挤密提高抗剪强度砂土中挤土桩的成桩效应非密实砂土中，挤土桩的桩周土因侧向挤压使部分颗粒被压碎及土颗粒重新排列而趋于密实。时间效应的机理：沉桩引起的超孔隙水压力在沉桩挤压应力作用下消散，桩周土再固结，强度随时间增长。因土的触变作用，桩周土强度随时间恢复。 时间效应的特点：增长量与桩径、桩长有关。桩径、桩长越大，增长幅度越大。 侧阻的深度效应：在砂土中的模型实验表明，当桩入土深达某一临界深度后，侧阻力就不随深度增加了，这一现象称为侧阻的深度效应。 单桩荷载传递的影响因素有：桩端土与桩周土的刚度比Eb/Es桩土（桩侧土）刚度比Ep/Es桩端扩底直径与桩身直径之比D/d桩的长径比 l/d群桩效应：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设置方法的同样独立单桩有显著差别，这种现象称为群桩效应。群桩基础：由2根以上桩组成的桩基础。群桩效应实际情况非常复杂，受下列因素影响：承台刚度的影响桩间土性质影响桩距的影响承台贴地对群桩效应的影响包括以下三方面： 对桩侧阻力削弱作用； 对桩端阻力增强； 对基土侧移的阻挡作用竖向荷载作用下，单桩沉降组成:1）桩身弹性压缩；2）桩侧阻力向下扩散传递，使桩端下土体压缩而产生沉降；3）桩端荷载引起桩端下土体压缩沉降。 群桩的沉降组成： 1）桩间土的压缩变形(桩身压缩、桩端贯入变形引起) 2）桩端平面以下，土层受群桩荷载共同作用产生整体 压缩变形。实体深基础法和Mindlin法比较 相同：都是分层总和法； 差别：附加应力计算方法不同 实体深基础法中的附加应力采用布辛内斯克解； Mindlin法采用Mindlin应力解。 结果比较： Mindlin应力解符合实际情况； 但布辛内斯克解计算简单。负摩阻力： 当桩侧土体因某种原因而下沉，且其下沉量大于桩的沉降时，土对桩产生的向下作用的摩阻力，称为负摩阻力。 产生条件：土下沉量大于桩沉降量时。 对桩的影响：负摩擦力对桩是不利的，工程中应避免采取措施减小。负摩阻力大小的影响因素：桩周、桩端土层的强度与变形性质；土层的应力历史；地面堆载的大小和范围；地下水降低的幅度与范围；桩的类型与成桩工艺；桩顶荷载施加时间与发生负摩阻力