《基础工程答疑》 (2)ppt课件

1、根底工程复习与答疑根底工程的内容根底工程的内容设设 计计基基 础础地地 基基施施 工工监监 测测承载力承载力稳定性稳定性变变 形形根底内力根底内力断面计算断面计算根底方式根底方式埋置深度面积埋置深度面积处理地基根底问题的合理途径：处理地基根底问题的合理途径：勘察勘察室内、原位实验室内、原位实验设计设计实际、阅历实际、阅历施工施工监测监测判别平安度判别平安度评价设计的合理程度，信息化施工评价设计的合理程度，信息化施工考试题型：考试题型：填空题填空题 10分；分；选择选择 20分；分；简答题简答题 40分；分；计算题计算题 30分。分。浅根底延续根底桩根底地基处置动力机器根底与地基根底抗震浅根底2

2、.1.1 浅根底设计内容浅根底设计内容主要内容：主要内容：1.选择根底方案确定资料、类型，进展根底平面布置；选择根底方案确定资料、类型，进展根底平面布置；2.确定地基持力层和根底埋置深度；确定地基持力层和根底埋置深度；3.确定地基承载力；确定地基承载力；4.确定根底的底面尺寸，必要时进展地基变形与稳定性验算；确定根底的底面尺寸，必要时进展地基变形与稳定性验算；5.进展根底构造设计内力分析、截面计算、构造要求；进展根底构造设计内力分析、截面计算、构造要求；6.绘制根底施工图，提出施工阐明。绘制根底施工图，提出施工阐明。 方案比较方案比较按构外型式分：扩展根底、结合根底、柱下条形根底、柱下交按构外

3、型式分：扩展根底、结合根底、柱下条形根底、柱下交叉条形根底、筏形根底、箱形根底、壳体根底等。叉条形根底、筏形根底、箱形根底、壳体根底等。浅根底类型浅根底类型按资料分：无筋根底刚性根底、钢筋混凝土根底。按资料分：无筋根底刚性根底、钢筋混凝土根底。 扩展根底 将上部构造传来的荷载，经过向侧边扩展成一定底面积，使作用在基底的压应力等于或小于地基土的允许承载力，而根底内部的应力应同时满足资料本身的强度要求，这种起到压力分散作用的根底称为扩展根底。 建筑地基根底设计规范 GB50007-2002 假设地基受力层范围内存在有承载力低于持力层的土层，称为脆弱下卧层根底埋置深度的选择根底埋置深度的选择p.16

4、埋深：普通指根底底面至天然地面的间隔。埋深：普通指根底底面至天然地面的间隔。持力层的选择。持力层的选择。脆弱下卧层的选择。脆弱下卧层的选择。浅根底的地基承载力浅根底的地基承载力地基承载力概念地基承载力概念 地基承载力是指地基接受荷载的才干。地基承载力是指地基接受荷载的才干。 在保证地基稳定的条件下，使建筑物的沉降量不超越允许值在保证地基稳定的条件下，使建筑物的沉降量不超越允许值 的地基承载力称为地基承载力特征值的地基承载力称为地基承载力特征值 fa。102KKpfua地基变形按其特征可分为四种：地基变形按其特征可分为四种：沉降量沉降量独立根底中心点的沉降值或整幢建筑物根底的平均独立根底中心点的

5、沉降值或整幢建筑物根底的平均 沉降值；沉降值；沉降差沉降差相邻两个柱基的沉降量之差；相邻两个柱基的沉降量之差；倾斜倾斜根底倾斜方向两端点的沉降差与其间隔的比值；根底倾斜方向两端点的沉降差与其间隔的比值；部分倾斜部分倾斜砌体承重构造沿纵向砌体承重构造沿纵向6 610m10m内根底两点的沉降差内根底两点的沉降差与其间隔的比值与其间隔的比值不同构造类型需验算的地基变形：不同构造类型需验算的地基变形：砌体承重构造：由部分倾斜控制；砌体承重构造：由部分倾斜控制；框架构造和单层排架构造：由沉降差控制；框架构造和单层排架构造：由沉降差控制；挺拔构造和高层建筑：由建筑物的整体倾斜特别是横向整挺拔构造和高层建筑

6、：由建筑物的整体倾斜特别是横向整 体倾斜控制，必要时应控制平均沉降量。体倾斜控制，必要时应控制平均沉降量。减轻不均匀沉降危害的措施减轻不均匀沉降危害的措施概念：均匀沉降对构造本身无危害；概念：均匀沉降对构造本身无危害； 不均匀沉降危害大。不均匀沉降危害大。(b)(c)(d)填土硬土 图 2-31 不均匀沉降引起砖墙开裂（a）土层分布较均匀 （b）中部硬土层凸起（c）松散土层（如填土）厚度变化较大（d）上部结构荷载差别较大(a) 如何防止或减轻不均匀沉降呵斥的损害，是设计中必需如何防止或减轻不均匀沉降呵斥的损害，是设计中必需仔细思索的问题。仔细思索的问题。建筑措施建筑措施构造措施构造措施 施工措

7、施施工措施 处理这一问题的途径有二：处理这一问题的途径有二：一是设法加强上部构造对不均匀沉降的顺应才干；一是设法加强上部构造对不均匀沉降的顺应才干；二是设法减少不均匀沉降或总沉降量。二是设法减少不均匀沉降或总沉降量。 详细的措施不外有：详细的措施不外有：采用柱下条形根底、筏基和箱基等，以减少地基的不均采用柱下条形根底、筏基和箱基等，以减少地基的不均 匀沉降；匀沉降；采用桩基或其他深根底，以减少总沉降量不均匀沉降相采用桩基或其他深根底，以减少总沉降量不均匀沉降相 应减少；应减少；对地基某一深度范围或部分进展人工处置；对地基某一深度范围或部分进展人工处置；从地基、根底、上部构造相互作用的观念出发，

8、在建筑、从地基、根底、上部构造相互作用的观念出发，在建筑、 构造和施工方面采取本节引见的某些措施，以加强上部构造和施工方面采取本节引见的某些措施，以加强上部 构造对不均匀沉降的顺应才干。构造对不均匀沉降的顺应才干。 例某承重墙厚例某承重墙厚240mm240mm，作用于地面标高处的轴心荷载规，作用于地面标高处的轴心荷载规范值范值Fk=180kN/mFk=180kN/m，根底埋深，根底埋深d=1md=1m，地基承载力特征值，地基承载力特征值fa=220kPafa=220kPa，要求：，要求：(1) (1) 确定墙下条形根底的底面宽度；确定墙下条形根底的底面宽度；(2)(2)按砖根底设计，并分别按两

9、皮一收和二一间隔收两皮按砖根底设计，并分别按两皮一收和二一间隔收两皮 一收与一皮一收相间砌法画出砖根底剖面表示图；一收与一皮一收相间砌法画出砖根底剖面表示图；(3)(3)按毛石根底设计，并画出剖面表示图；按毛石根底设计，并画出剖面表示图；(4)(4)按混凝土根底设计，并画出剖面表示图。按混凝土根底设计，并画出剖面表示图。 解解(1)(1)根底宽度根底宽度 mdfFbGak9 . 0120220180(2)(2)按砖根底设计按砖根底设计为符合砖的模数，取基底宽度为符合砖的模数，取基底宽度b=0.96mb=0.96m，那么砖根底所需的台，那么砖根底所需的台阶数为：阶数为： 6602240960n2

10、-6 某承重砖墙厚某承重砖墙厚240mm，传至条形根底顶面处的轴心荷载，传至条形根底顶面处的轴心荷载Fk150kN/m。该处土层自地表起依次分布如下：第一层为。该处土层自地表起依次分布如下：第一层为粉质粘土，厚度粉质粘土，厚度2.2m，17kN/m3，e=0.91，fak=130kPa，Es1=8.1MPa；第二层为淤泥质土，厚度；第二层为淤泥质土，厚度1.6m，fak=65kPa, Es2=2.6MPa；第三层为中密中砂。地下水位在淤泥质土顶；第三层为中密中砂。地下水位在淤泥质土顶面处。建筑物对根底埋深没有特殊要求，且不用思索土的冻面处。建筑物对根底埋深没有特殊要求，且不用思索土的冻胀问题。

11、胀问题。1试确定根底的底面宽度须进展脆弱下卧层试确定根底的底面宽度须进展脆弱下卧层验算；验算；2设计根底截面并配筋可近似取荷载效应根设计根底截面并配筋可近似取荷载效应根本组合的设计值为规范组合值的本组合的设计值为规范组合值的1.35倍。倍。 解解(1)确定地基持力层和根底埋置深度确定地基持力层和根底埋置深度第二层淤泥质土强度低、紧缩性大，不宜作持力层；第三层第二层淤泥质土强度低、紧缩性大，不宜作持力层；第三层中密中砂强度高，但埋深过大，暂不思索；由于荷载不大，中密中砂强度高，但埋深过大，暂不思索；由于荷载不大，第一层粉质粘土的承载力可以满足用做持力层的要求，但由第一层粉质粘土的承载力可以满足用

12、做持力层的要求，但由于本层厚度不大，其下又是脆弱下卧层，故宜采用于本层厚度不大，其下又是脆弱下卧层，故宜采用“宽基浅宽基浅埋方案，即根底尽量浅埋，现按最小埋深规定取埋方案，即根底尽量浅埋，现按最小埋深规定取d=0.5m。 (2)(2)按持力层承载力确定基底宽度按持力层承载力确定基底宽度由于由于d=0.5md=0.5m，所以，所以fa= fak=130kPafa= fak=130kPa。P23P23公式公式2-14 2-14 mdfFbGak25. 15 . 020130150取取b=1.3mb=1.3m。 P29公式公式2-20(3)(3)脆弱下卧层承载力验算脆弱下卧层承载力验算cz=17cz

13、=172.2=37.4kPa2.2=37.4kPa由由Es1/Es2=8.1/2.6=3.1Es1/Es2=8.1/2.6=3.1，z=2.2-0.5=1.7m0.5bz=2.2-0.5=1.7m0.5b，查，查P34P34表表2-72-7得得2323。 kPadbFpGkk4 .1255 . 0203 . 1150kPazbpbcdkz4 .5523tan7 . 123 . 15 . 0174 .1253 . 1tan2faz= fak+d m (d+z-0.5)=65+1.017(2.2-0.5) =93.9kPa z+cz=55.4+37.4=92.8kPa107mm107mm。 mkN

14、bpMj9 .2153. 08 .15521212212605652052109 . 0109 .219 . 0mmhfMAys配钢筋配钢筋f12 200f12 200，AsAs565mm2565mm2，垫层用，垫层用C10C10混凝土。混凝土。 P43公式2-49P43公式2-50212785.02-7 一钢筋混凝土内柱截面尺寸为一钢筋混凝土内柱截面尺寸为300mm300mm，作用在，作用在根底顶面的轴心荷载根底顶面的轴心荷载Fk400kN。自地表起的土层情况为：。自地表起的土层情况为：素填土，松散，厚度素填土，松散，厚度1.0m，g16.4kN/m3；细砂，厚度；细砂，厚度2.6m，g18

15、kN/m3，gsat20kN/m3，规范贯入实验锤击数，规范贯入实验锤击数N10；粘土，硬塑，厚度较大。地下水位在地表下粘土，硬塑，厚度较大。地下水位在地表下1.6m处。试确定处。试确定扩展根底的底面尺寸并设计根底截面及配筋。扩展根底的底面尺寸并设计根底截面及配筋。 解解(1)(1)确定地基持力层确定地基持力层 素填土层厚度不大，且承载力偏低，不宜作持力层；由素填土层厚度不大，且承载力偏低，不宜作持力层；由细砂层的细砂层的N N1010查表查表2-42-4，得，得fak=140kPafak=140kPa，此值较大，故取细，此值较大，故取细砂层作为地基持力层。第三层硬塑粘土层的承载力亦较高，砂层

16、作为地基持力层。第三层硬塑粘土层的承载力亦较高，但该层埋深过大，不宜作持力层。但该层埋深过大，不宜作持力层。 (2)确定根底埋深及地基承载力特征值确定根底埋深及地基承载力特征值由于地下水位在地表下由于地下水位在地表下1.6m深处，为防止施工困难，根底深处，为防止施工困难，根底埋深不宜超越埋深不宜超越1.6m。根据浅埋的原那么，现取埋深。根据浅埋的原那么，现取埋深d=1.0m。查表查表2-5，得细砂的，得细砂的d=3.0，地基承载力特征值为：，地基承载力特征值为：fa= fak+d m (d-0.5)=140+3.016.4(1-0.5) =164.6kPa (3)确定根底底面尺寸确定根底底面尺

17、寸 mdfFlbGak66. 11206 .164400取取b=l=1.7mb=l=1.7m。 P28公式2-19b3m(4)(4)计算基底净反力设计值计算基底净反力设计值 kPabFpj9 .1867 . 17 . 140035. 12(5)(5)确定根底高度确定根底高度采用采用C20C20混凝土，混凝土，ft=1.10N/mm2ft=1.10N/mm2，钢筋用，钢筋用HPB235HPB235级，级，fy=210N/mm2fy=210N/mm2。取根底高度。取根底高度h=400mmh=400mm，h0=400-45=355mmh0=400-45=355mm。 因因bc+2h0=0.3+2bc

18、+2h0=0.3+20.355=1.01mb=1.7m0.355=1.01m87.4kN可以可以 (6)确定底板配筋确定底板配筋本根底为方形根底，故可取本根底为方形根底，故可取 M=M=(1/24)pj(lac)2(2b+bc) mkN 5 .563 . 07 . 123 . 07 . 19 .1862412 As=As 09 . 0hfMy268423552109 . 0105 .56mm配钢筋配钢筋11f1011f10双向，双向，AsAs863.5mm2842mm2863.5mm2842mm2。 P48公式2-59/80/80计算题 知作用在根底上的柱荷载效应规范组合值Fk=1200kN，

19、Mk=150kNm；准永久组合值Fk=0kN，Mk=168 kNm；根本组合值Fk=1500kN，Mk=190kNm 如下图，地基土表层为杂填土，r =16.5 kNm3，根底的持力层为粉质粘土，rsat =19 kNm3。持力层下面为脆弱下卧层。地下水位位于天然地面下1.2m处。根底埋深为2.0 m，根底底面尺寸为3.62.6m，取长边为偏心方向边长。经过修正后的持力层地基承载力特征值fa=168 kPa、下卧层地基承载力特征值为fa z=100 kPa，实验算该根底底面尺寸能否满足持力层及下卧层承载力要求。地基压力分散角 取23 采用规范组合：Fk=1200kN,Mk=150kNm 根底及

20、回填土重：Gk=20*1.2*3.6*2.6+(2021)*0.8*3.6*2.6=299.52kNPK=160.21KPafa=168kPa可以偏心距：e=150/1499.52=0.1=0.6 可以基底最大压力PKmax=160.21*(1+0.6/3.6)=186.911.2 fa=201.6kPa可以下卧层承载力验算： pcz=54kPa pc=16.5*1.2+(19-10)*0.8=27pz+pcz=93.4kPafaz=100kPa持力层满足承载力要求，下卧层满足承载力要求。 延续根底延续根底延续根底柱下条形根底、交叉条形根底、筏板根底和箱形根底统称为柱下条形根底、交叉条形根底、

21、筏板根底和箱形根底统称为延续根底。延续根底。延续根底的特点：延续根底的特点： 1 1具有较大的根底底面积，因此能承当较大的建筑物具有较大的根底底面积，因此能承当较大的建筑物荷载，易于满足地基承载力的要求；荷载，易于满足地基承载力的要求；2 2延续根底的延续性可以大大加强建筑物的整体刚度，延续根底的延续性可以大大加强建筑物的整体刚度，有利于减小不均匀沉降及提高建筑物的抗震性能；有利于减小不均匀沉降及提高建筑物的抗震性能；3 3对于箱形根底和设置了地下室的筏板根底，可以有对于箱形根底和设置了地下室的筏板根底，可以有效地提高地基承载力，并能以挖去的土重补偿建筑物的部分效地提高地基承载力，并能以挖去的

22、土重补偿建筑物的部分或全部分量。或全部分量。地基、根底与上部构造相互作用的概念地基、根底与上部构造相互作用的概念地基与根底的相互作用地基与根底的相互作用1.基底反力的分布规律基底反力的分布规律qq (x,y)pp (x,y) 图3-1 柔性基础的基底反力和沉降 (a)荷载均布时，p (x,y)常数; (b)沉降均匀时，p (x,y) 常数图3-2 刚性基础（a）中心荷载；（b）偏心荷载PP此处把刚性根底能跨越基底中此处把刚性根底能跨越基底中部，将所承当的荷载相对集中部，将所承当的荷载相对集中地传至基底边缘的景象叫做根地传至基底边缘的景象叫做根底的底的“架越作用。架越作用。假设地基土的紧缩性很低

23、，根底的不均匀沉降很小，假设地基土的紧缩性很低，根底的不均匀沉降很小，那么思索地基那么思索地基- -根底根底- -上部构造三者相互作用的意义就不上部构造三者相互作用的意义就不大。因此，在相互作用中起主导作用的是地基，其次是大。因此，在相互作用中起主导作用的是地基，其次是根底，而上部构造那么是在紧缩性地基上根底整体刚度根底，而上部构造那么是在紧缩性地基上根底整体刚度有限时起重要作用的要素。有限时起重要作用的要素。 文克勒地基模型以及适用条件文克勒地基模型以及适用条件1867年，捷克工程师年，捷克工程师E. Winkler提出：地基上任一点所受提出：地基上任一点所受的压力强度的压力强度p与该点的地

24、基沉降量与该点的地基沉降量s成正比，即成正比，即p=ks式中比例系数式中比例系数k称为基床反力系数或简称基床系数，称为基床反力系数或简称基床系数，其单位为其单位为kN/m3，地基外表某点的沉降与其它点无关。，地基外表某点的沉降与其它点无关。反力图反力图（a）（b）（c） 图3-8 文克勒地基模型（a）侧面无摩阻力的土柱体系；（b）弹簧模型；（c）文克勒地基上的刚性基础文克勒地基上梁的计算文克勒地基上梁的计算无限长梁的解答无限长梁的解答1. 微分方程式微分方程式 FM0qxw挠曲曲线wbpoMVbpM+dMV+dVq+ q+ V+ M(a)(b)(c) 图3-11 文克勒地基上基础梁的计算图式（

25、a）梁上荷载和挠曲；（b）梁的微单元；（c）符号规定dxxx总总 结：结：xCxCexCxCewxxsincossincos4321xxxxDFVCFMBkbFAkbFw2,4,200200，xxxxAMVDMMCkbMBkbMw2,2,003020(x0)，w，M不变，不变，q 和和V取反号取反号(x0) ， w, M取反号，取反号，q 和和V不变不变留意：在每一次计算时，均需把坐标原点移到相应的集中荷载留意：在每一次计算时，均需把坐标原点移到相应的集中荷载作用点处。作用点处。！多个集中荷载作用：！多个集中荷载作用：F bF aAM aM CCDB图3-13 若干个集中荷载作用下的无限长梁a

26、bc留意在每一次计算时，留意在每一次计算时，均需把坐标原点移到相均需把坐标原点移到相应的集中荷载作用点处。应的集中荷载作用点处。 ccbbaaaadccbbaaaadAMDFAMDFVDMCFDMCFM22222424地基上梁的柔度指数地基上梁的柔度指数 在梁端边境条件力的计算公式在梁端边境条件力的计算公式 式式3-243-24 中，一切的中，一切的系数都是系数都是ll ll 的函数。的函数。ll ll 称为柔度指数，它是表征文克勒称为柔度指数，它是表征文克勒地基上梁的相对刚柔程度的一个无量纲值。当地基上梁的相对刚柔程度的一个无量纲值。当ll 0 ll 0 时，时，梁的刚度为无限大，可视为刚性

27、梁；而当梁的刚度为无限大，可视为刚性梁；而当ll ll 时，梁是时，梁是无限长的，可视为柔性梁。无限长的，可视为柔性梁。 l/4 短梁刚性梁短梁刚性梁 /4 l 1=11计算计算方法方法实体深根底法实体深根底法明德林应力法明德林应力法思索分散作用思索分散作用不思索分散作用不思索分散作用P144 公式公式(4-27)P145 公式公式(4-28)群桩地基内应力分布计算：附加应力附加应力P146 公式公式(4-33)桩的负摩擦问题桩的负摩擦问题产生负摩擦的条件和缘由产生负摩擦的条件和缘由在桩顶竖向荷载作用下，当桩相对于桩侧土体向下位移时，土在桩顶竖向荷载作用下，当桩相对于桩侧土体向下位移时，土对桩

28、产生的向上作用的摩阻力，称为正摩阻力。但是，当桩侧对桩产生的向上作用的摩阻力，称为正摩阻力。但是，当桩侧土体因某种缘由而下沉，且其下沉量大于桩的沉降即桩侧土土体因某种缘由而下沉，且其下沉量大于桩的沉降即桩侧土体相对于桩向下位移时，土对桩产生的向下作用的摩阻力，体相对于桩向下位移时，土对桩产生的向下作用的摩阻力，称为负摩阻力。称为负摩阻力。 sdQ0nzlnzllzNlqsiaxzOsd0s12O1l(a)(b)Onz-+O1zz(c)ONFpNlQFn-Fpz(d)N0=QFn图4-19 单桩在产生负摩阻力时的荷载传递(a) 单桩；(b) 位移曲线；1土层竖向位移曲线；2桩的截面位移曲线；(c

29、)桩侧摩阻力分布曲线；(d)桩身轴力分布曲线中性点中性点解解 释释 Fn Fn 负摩阻力的累计值负摩阻力的累计值 Fp Fp 中性点以下正摩阻力的累计值中性点以下正摩阻力的累计值 中性点是摩阻力、桩土之间的相对位移和桩身轴力沿中性点是摩阻力、桩土之间的相对位移和桩身轴力沿桩身变化的特征点桩身变化的特征点 中性点桩身轴力最大中性点桩身轴力最大习题习题4 41 1 截面边长为截面边长为400mm400mm的钢筋混凝土实心方桩，打入的钢筋混凝土实心方桩，打入10m10m深的淤泥和淤泥深的淤泥和淤泥质土后，支承在中风化的硬质岩石上。知作用在桩顶的竖向压力为质土后，支承在中风化的硬质岩石上。知作用在桩顶

30、的竖向压力为800kN800kN，桩身，桩身的弹性模量为的弹性模量为3 3104N/mm2104N/mm2。试估算该桩的沉降量。试估算该桩的沉降量。解该桩属于端承桩，桩侧阻力可忽略不计，桩端为中风化的硬质岩石，其解该桩属于端承桩，桩侧阻力可忽略不计，桩端为中风化的硬质岩石，其变形亦可忽略不计。因此，桩身紧缩量即为该桩的沉降量，即变形亦可忽略不计。因此，桩身紧缩量即为该桩的沉降量，即mmmAENls67. 100167. 01034 . 04 . 0108007习题习题42 某场区从天然地面起往下的土层分布是：粉质粘某场区从天然地面起往下的土层分布是：粉质粘土，厚度土，厚度l1=3m，qs1a=

31、24kPa；粉土，厚度；粉土，厚度l2=6m，qs2a=20kPa；中密的中砂，；中密的中砂，qs3a=30kPa，qpa=2600kPa。现采用截面边长为现采用截面边长为350mm350mm的预制桩，承台底面在的预制桩，承台底面在天然地面以下天然地面以下1.0m，桩端进入中密中砂的深度为，桩端进入中密中砂的深度为1.0m，试，试确定单桩承载力特征值。确定单桩承载力特征值。isiapppaalquAqR解解 kN7 .595) 130620224(35. 0435. 035. 02600地基处置地基处地基处置方法置方法见表见表1-4-1置换法置换法 ：换土垫层法、褥垫法、挤淤置换法、砂石桩置换法：换土垫层法、褥垫法、挤淤置换法、砂石桩置换法 振密、挤密法：表层原位压实法、强夯法、土桩和灰土桩法、振密、挤密法：表层原位压实法、强夯法、土桩和灰土桩法、 振冲密实法、振冲密实法、 挤密砂石桩法、爆破挤密法、挤密砂石桩法、爆破挤密法、 柱锤冲扩桩法、孔内夯扩法、夯实水泥土桩法柱锤冲扩桩法、孔内夯扩法、夯实水泥土桩法排水固结法：堆载预压、砂井堆载预压、真