基础工程复习

1、2.1.1 地基基础设计的基本内容与步骤地基基础设计地基计算 基础设计 控制地基的变形：正常使用极限状态 地基的稳定性验算：斜坡，高耸结构防止地基强度破坏：承载力极限状态基础选型,平面布置确定基础持力层和基础埋深确定地基承载力确定底面尺寸基础结构设计绘制施工图按基础刚度分刚性基础（无筋扩展基础）柔性基础（扩展基础）柱下钢筋混凝土独立基础墙下钢筋混凝土条形基础独立基础条形基础按基础结构形式分十字交叉基础筏板基础箱形基础壳体基础N按基础刚度分类刚性基础（Rigid Footing）一、无筋扩展基础材料： 砖、块石、毛石、三合土、灰土、素混凝土特点： 依靠基础材料本身抗拉、抗剪窄基深埋只需满足基础台

2、阶宽高比要求H0tan =b2H 09b23m，d=4m0.5m, 进行修正查表2-5三、地基变形验算沉降要求地基基础设计等级中甲级、乙级和部分丙级建筑，除满足承载力要求外，还要验算沉降；大部分丙级建筑物无需验算沉降。见教材10页表2-2。地基变形允许值，见教材26页表2-6。（一）地基变形特征沉降量 沉降差一般相邻柱基中点的沉降量之差指基础某点的沉降值（最终沉降量）（一）地基变形特征沉降量 沉降差一般相邻柱基中点的沉降量之差指基础某点的沉降值（最终沉降量）(即地基承载力验算)地基承载力验算持力层地基承载力验算软弱下卧层地基承载力验算必须进行验算有必要时进行验算2.5 基础底面尺寸的确定25按

3、地基承载力确定基础底面积及埋深，传至基础底面上的荷载应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。地基承载力采用特征值。计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下的荷载效应的准永久组合。不应计入风荷载和地震荷载。相应的限值应为地基变形的允许值。一、作用在基础上的荷载中心荷载作用： pk fa偏心荷载作用： pk fa ，pkmax 1.2fa 式中： pk-相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值； pkmax-相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值。2）路桥地基规范： max 式中： max-基础底面处的最大压力值； -修正后的地基允许承载力。1）建筑地基

4、基础规范：27二、基础底面尺寸的确定(一) 中心荷载要求：Pk fafa修正后的地基承载力特征值 Pk相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值 Fk 相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值 Gk 基础自重和基础上土重28 矩形基础：（需先选定b(或l)，或l/b ） 条形基础：沿长度(l)方向取1m, 故： 方形基础：例31 某墙下条形基础，荷载效应标准组合时的竖向荷载值180kN/m,埋深1.1m，地基土为粉质粘土，孔隙比e=0.85，承载力特征值144.8kPa，试确定基础底面宽度。解：（1）预估基础宽度取b=1.50m（2）求修正后地基土承载力特征值fab0.5

5、，需深度修正（3）根据修正后承载力特征值fa确定bb3m，不需再调整，最后取b=1.5meF+G 单向偏心荷载下的基底压力条形基础矩形基础 要求满足条件(二) 偏心荷载el/6: 出现拉应力区xyLBeexyLBexyLBK3KFFF高耸结构物下可能的的基底压力基底压力合力与总荷载相等土不能承受拉力压力调整K=B/2-e32试算步骤（按地基强度条件）：1. 先求A中；2. A偏=(1.11.4)A中；3. 修正否？4. 验算：pkmax 1.2fae l/6宽度修正重复13步A偏YesNopk fa33如图所示一基础，深度修正后的地基承载力特征值fa为235kPa,基础顶面处作用轴向荷载830

6、kN,力矩200kNm和水平荷载20kN，试确定矩形基础底面尺寸。34解： （1）求A中（2）考虑偏心，将基底面积初步增大20%A中A偏=1.2A中=4.5m2（3）取l/b=2,则宽度b=1.53m，无需对 fa 做宽度修正（4）验算验算偏心矩e（满足） 验算pkmax（不满足）36为什么没有验算Pk fa（5）调整底面尺寸再验算取b=1.6m , l=3.2m（满足）（满足）所以取b=1.6m , l=3.2m 当地基持力层范围内存在软弱下卧层时，还必须对下卧层进行验算。 软弱下卧层承载力验算pz条形基础矩形基础 附加应力计算 地基压力扩散角注：1、 Es1 为上层土压缩模量；Es2 为下

7、层土的压缩模量； 2、z/b0.5 时值不变。 基础尺寸的确定 初步选择基底尺寸验算持力层地基承载力 求地基承载力特征值不满足重新调整尺寸END满足验算下卧层地基承载力不满足重新调整尺寸满足填土褐黄色粉质黏土：淤泥质黏土：1.5m3.5m0.8m例：某柱下素混凝土基础，作用在设计地面处的柱荷载设计值、埋深及地基条件如图所示，柱底荷载标准值为 ，试确定基础尺寸。 （混凝土重度 ）查表2-5得修正系数D=1.6，并计算基础底面以上土的加权重度：解：（1）初设尺寸 填土褐黄色粉质黏土：淤泥质黏土：1.5m3.5m0.8m初设基底宽度为3m，基底长度为3.5m 则可得A=3m3.5m=10.5m2 由

8、于b=3m，D 0.5m，要进行深度修正（2）地基承载力基底压力：填土褐黄色粉质黏土：淤泥质黏土：1.5m3.5m0.8m（3）验算持力层地基承载力基底最大压力持力层地基承载力满足填土褐黄色粉质黏土：淤泥质黏土：1.5m3.5m0.8m合力偏心矩：查表2-5得修正系数D2=1.0计算下卧层顶面以上土的加权重度：进行深度修正：（4）验算下卧层地基承载力填土褐黄色粉质黏土：淤泥质黏土：1.5m3.5m0.8m基础底面净压力填土褐黄色粉质黏土：淤泥质黏土：1.5m3.5m0.8m下卧层顶面处的自重应力：角的计算：作用在软弱下卧层顶面处的总应力为：软弱下卧层地基承载力也满足附加应力：填土褐黄色粉质黏土

9、：淤泥质黏土：1.5m3.5m0.8m【例】如图所示中柱基础荷载标准值Fk=1100KN，Mk=140KN.m；若基础底面尺寸Lb=3.6m2.6m，试根据图中资料验算基底面积是否满足地基承载力要求。持力层承载力设计值:【解】1、持力层承载力验算埋深范围内的土的加权平均重度由粉质粘土e=0.8, IL=0.82查表得:基础及回填土重(0.8m在地下水中) 持力层承载力验算：满足.经验算满足要求。2、软弱下卧层强度验算软弱下卧层顶面处自重应力软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度由淤泥粘土查表2-7得地基压力扩散角查表2-5得软弱下卧层顶面处的附加应力如下图 中的柱下矩形基础底面尺寸为5.4m 2.

10、7m，试根据图中各项参数验算持力层和软弱下卧层的承载力是否满足要求。解 1) 持力层承载力验算 先对持力层承载力特征值f ak 进行修正。查表5-2，得, b = 0 ，d =1.0，由公式，得： 基底处的总竖向力：Fk +Gk =1800+220+202.75.41.8=2545 kN 基底处的总力矩：M k =950+1801.2+2200.62=1302 kNm基地平均压力满足要求2) 软弱下卧层承载力验算 由 Es1/Es2 =7.5/2.5=3， z/b=2.5/2.70.50 ， (说明，本例中上部结构荷载有弯矩作用，下卧层验算查表求扩散角时取基底短边长l)，查表 得 =23， t

11、an = 0.424。下卧层顶面处的附加力：从地基基础角度出发，解决方法有：、采用柱下条形基础、筏基和箱基等刚度较大，整体性好的浅基础。、用桩基或其它深基础。、采用各种地基处理方法。不经济，造价高！2.8 减轻不均匀沉降危害的措施建筑措施结构措施施工措施建筑措施 建筑措施 建筑措施 建筑措施 建筑措施 施工措施 结构措施 3.2.1 地基与基础的相互作用1.基底反力的分布规律此处把刚性基础能跨越基底中部，将所承担的荷载相对集中地传至基底边缘的现象叫做基础的“架越作用”。3.2 地基、基础与上部结构相互作用的概念第四章 桩基础桩基设计原则1.桩基必须是安全适用的。 2.桩基设计必须是合理的。 3

12、.桩基设计必须是经济的。 （1）承载能力极限状态：对应于桩基达到最大承载力导致整体失稳或发生不适于继续承载的变形。（2）正常使用极限状态：对应于桩基达到建筑物正常使用所规定的变形限值或达到耐久性要求的某项限值。1、桩基设计的基本要求1）桩基的极限状态1、桩基设计原则4.3 桩的竖向承载力桩基础荷载传递规律摩阻力所需位移很小；端阻力需要较大位移;不同阶段二者分担比不同。Q/kNQsQpQS/mm桩的侧阻力与端阻力桩的竖向承载力发挥的特点随着荷载增加，桩身上部侧阻力先于下部侧阻力的发挥；一般摩擦桩，侧阻力先于端阻力发挥，侧阻发挥的比例明显高于端阻；对于长桩，即使桩端土很好，工作荷载下端阻力也很难发

13、挥。上部下部侧阻力端阻力 摩阻力所需位移很小 端阻力需要较大位移; 不同阶段二者分担比例不同Qs 桩侧摩阻力 side frictionQp 桩端阻力 tip resistance桩的承载力分析1. 竖向承载力的组成4.3 桩的竖向承载力S0SpN0S0Sp3.摩阻力分布规律位移摩阻力轴力4.3 桩的竖向承载力超静孔隙水压力消散土的触变性打入预制桩,挤土使qs增加：(1)挤密(2)残余应力钻孔灌注桩,常使qs减少：(1)泥皮(2)应力松弛粘性土的摩阻力有时效性其他施工因素如塌孔等4.土的极限摩阻力影响因素可用类似于土的抗剪强度的库仑公式表达4.3 桩的竖向承载力正摩阻负摩阻4.5 桩的负摩擦问

14、题1.负摩阻力的定义 桩周土体因某种原因发生下沉，桩侧土相对于桩向下位移，使土对桩产生向下的摩阻力，称为负摩阻力是否产生负摩阻力主要看桩与桩周土的相对位移桩周附近地面大面积堆载大面积降低地下水位欠固结土,新填土密集群桩打桩引起的固结再沉降黄土湿陷、冻土融解引起底面下沉2.负摩阻力产生的原因4.5 桩的负摩阻力P2233.中性点及其位置的确定正、负摩阻力变换的位置，称为中性点4.5 桩的负摩阻力例题：某承台下设置了3根直径为480mm的灌注桩，桩长10.5m，桩侧土层自上而下依次为：淤泥，厚6m，qsia=7kPa；粉土，厚2.5m，qsia=28kPa；粘土，很厚（桩端进入该层2m），qsia

15、=35kPa，qpa=1800kPa。试计算单桩竖向承载力特征值。解： 例题：某4桩承台埋深1m，桩中心距1.6m，承台边长为2.5m，作用在承台顶面的荷载设计值为：竖向力Fk2000kN，弯距M200kNm。若基桩竖向承载力特征值为600kN，试验算基桩竖向承载力是否满足要求。 解：取承台及其上土的平均重度20kN/m3,由式得桩顶平均竖向力为：R=600kN1.2R=720kN可满足要求。桩顶最大竖向力为： 围护结构的概念：为保证基坑周围的建筑物、构筑物、地下管线不受损坏，以及满足无水施工条件，所设置的挡土、截水和减少周围土体位移的结构称为围护结构。8.2 围护结构型式及适用范围2.常见形式： 1）放坡开挖及简易