第三讲 独立基础(浅基础)

第三讲独立基础(浅基础)

天然地基上结构较简单得浅基础，最为经济，如能满足要求,宜优先选用。天然地

基、人工地基上浅基础设计得原则和方法基本相同，只就就是采用人工地基上得浅

基础方案时，尚需对选择得地基处理方法进行设计，并处理好人工地基与浅基础得

相互影响。

独立基础:当建筑物上部结构采用框架结构或单层排架结构承重叱基础常采用

方行、圆柱形和多边形等形式得独立式基础，这类基础称为独立式基础，也称单独基

础，就就是整个或局部结构物下得无筋或配筋基础。一般就就是指结构柱基，高烟囱,

水塔基础等得形式(大块实体基础、单柱基础、墙下条形基础)。

独立基础类型:阶形基础、坡形基础、杯形基利。

3、1基础设计所需资料、设计内容和步骤

3、1、1独立基础设计所需资料

⑴建筑场地得地地形图

⑵岩土工程勘察成果报告

(3)建筑物平面图、立面图，荷载，特殊结构物布置与标高

(4)建筑物场地环境，临近建筑物基础类型与埋深,地下管线分布

(5)工程总投资与当地建筑材料供应情况

(6)施工队伍技术力量与工期要求

3、1、2基础设计内容、步骤

⑴初步拟定基础得结构型式、材料和平面布置；

⑵确定基础得埋置深度;

(3)计算作用在基础顶面得荷载

(4)确定地基承载力；

(地基承载力:就就是指地基土单位面积上承受荷载得能力，以kN/m2或kPa

计。

地基承载力特征值:在保证地基稳定得前提下，使建筑物得沉降不超过容许值得

地基承载力)

(5)根据作用在基础顶面得荷载及地基承载力，计算基础得底面积，并以此确定

基础得长、宽；

⑹设计基础高度与剖面形状

(7)若地基持力层存在软弱下卧层时需验算下卧层得承栽力

(8)进行地基变形与稳定性验算；

(9)进行基础细部结构设计；

(10)绘制基础施工图，提出施工说明。

注:⑴〜(8)中有不满足要求得情况时，可对基础设计进行调整，如采取改变基础

埋置深度火加大基础宽度、长度等措施，但应注意富余不应过大，应满足经济要求。

3、2基础埋置深度

基础埋置深度确定原则(考虑因素)：

⑴基础埋深不应小于按各种破坏因素而定得最小埋深(保证持力层不受外界破

坏因素影响)；

⑵以满足各种力学险算为前提，应在最小埋深以下选择地基承载力较高得土层

作为持力层。

即:在大于最小埋深得条件下选择最浅得高承栽力地层作为持力层。

3、2、1桥涵明挖基础最小埋深和基础埋置深度

(1)为了保证持力层稳定得最小埋深

>不埋置在不稳定得地表层(旱地、无水流冲刷处或设有铺砌防护层时，应在

地面以下2m以下,困难情况时不得小于1m)

⑵有水流冲刷时基础埋深应考虑水流得冲刷作用

一般冲刷深度:河床面在水流冲刷后下降得深度

局部冲刷深度:在一般冲刷得同时由于墩台得限水作用在墩台周围形成得附加

冲刷深度

冲刷总深度:一般冲刷深度+局部冲刷深度

安全值得考虑(见教材表3-1)

(3)寒冷地区土得冻胀融陷与基础埋深关系

士得标准冻结深度:地表无积雪和草皮履盖时,多年实测最大冻深得平局值

>为保证建筑物不受冻胀,基底应埋置在冻结线以下一定深度

>冻胀及强冻胀土，应在冻胀线以下不少于0、25m,弱冻胀土不小于冻结深

度得80%

>涵洞基础出入口及两端洞口向内各2m范围内基底应埋置于冻结线以下

0、25m

概念:土得标准冻结深度一多年实测最大冻深得平均值。

满足以上3条规定得基础埋深为最小埋深，她就就是保证基础安全得先决条件

和最低要求。合适得持力层要在最小埋深以下得各土层中寻找。

综合考虑各种因素，得出可以比较得具体数值之后，再作出判断。

3、2、2建筑基础埋置深度得选择

受下列因素影响：

⑴建筑物得类型和用途

>有地下室、地下管沟和设备基础叱基础埋深要局部或整个加深(注意刚性

基础刚性角得控制要求)

>对沉降敏感得建筑物应将基础埋置在较坚实得土层上

>基础需要不同埋深叱应采用台阶形基础，由浅入深

>地下管线通过基础时，基础应保留足够得空隙

>相邻建筑基础存在高差时，应保持基础之间得净距(相邻基础底面高差得

1〜2倍),否则应采取相应得支护措施

(2)作用在基础上得荷载大小和性质

>承受较大竖向荷载得基础应选择好得持力层

>承受水平荷载得基础应考虑埋深抗滑

>承受拉拔荷载得基础应考虑埋深抗拔

>地震区避免液化土作持力层

(3)工程地质条件和水文地质条件

应选择具有足够强度、稳定可靠得地层作为持力层

A地基土在深度方向上均匀

>地基由两层土组成，上层土性差，下层土性好

>地基由两层土组成，上层土性好，下层土性差

>应尽可能讲基础置于地下水位以上，注意排水及围护

>注意持力层下得承压水，避免破坏隔水层

(4)地基土得冻胀和融陷得影响

3、3基础上得荷栽

基础上得荷载:作用于基础上得各种荷载所组成得合力

计算荷载:基础上实际可能同时出现得荷载组合

荷载取值方法：

(1)容许应力设计法(工作应力设计法)(铁路公路)

⑵极限状态设计法(可靠度设计法)(房建)

计算荷载=主要荷载+附加荷载+特殊荷载

3、3、1主要荷载

3、3、1、1恒载(始终作用在结构上，且任何时候都要考虑得一类荷载)

⑴结构自重

(2)浮力(注意在验算稳定性时和验算基底应力、偏心时得区别)

(3)土压力

(4)预应力(提高材料强度和刚度，防止裂缝出现)

⑸混凝土收缩和徐变

3、3、1、2活载

⑴铁路列车重量

(2)公路活载

(3)离心力

(4)冲击力

⑸列车活载所产生得土压力

⑹人行道荷载

3、3、2附加荷载

(1)制动力或牵引力

⑵风力

(3)列车横向摇摆力

(4)流水压力

(5)冰压力

⑹温度变化得影响

(7)冻胀力

3、3、3特殊荷载

⑴船只或排筏撞击力

(2)地震作用

(3)施工荷载

3、3、4荷载组合原则

各种荷载，其特性和出现几率不同，不会全部同时作用在结构上,或者不就就是

同时出现最大值,她们对结构得强度、刚度和稳定性三方面得影响也不一致。因此,

在桥梁设计中，对某种要求应选取导致结构物出现最不利情况得各种荷载进行检算,

即除不利荷载组合

教材P69

3、4基础得设计计算

3、4、1基础尺寸得初步拟定

桥梁墩台得刚性扩大基础|

依据参数:①地基基本允许承载力〔s〕

②上部结构荷载（如桥跨得计算跨度，桥墩得高度约

拟定原则:①形状与墩、台形状相符

②分层扩大:每层Alm,常用1m

层数一般不超过3层，如继续扩大，基底应力不一定会降下来。

③满足刚性角得要求

④襟边尺寸>0、2m

为便于施工立模、放线误差得调整

房建中建基就

中心受压（轴心荷载作用下）

因为基础底面处得平均压力为：

二基础形心处总竖向力二尸+G_F+〃・4M<

=

P基底面积""AA--J

f为修正后得地基承载力特征值（基础宽度大于3m或埋置深度大于0、5m时

由地底承载力特征值修正而来）

所以基底面积为A2——------

f_y0.d

%为基础及上覆土得平均重度，按经验通常可取为B20河/，/

（1）若为柱下矩形基础，则:取基础底面长边/与宽度6得比例为〃b=H一般取a

F

<2)o有82

⑵若为柱下矩形基础，则:开方上式即得基础宽度。

（3）若为墙下条形基础，则,F

ffd

偏心受压（偏心荷载作用下）

可以通过上述方法求得基底面积A之后，再考虑偏心影响X（1、1〜1、2）,再进

行检算。

几个基本概念：

⑴地基承载力:地基所能承受荷载得能力。

⑵地基容许承载力:保证满足地基稳定性得要求与地基变形不超过允许值，地基单

位面积上所能承受得荷载。

（3）地基承载力基本值:按标准方法试验,未经数理统计处理得数据。可由土得物理

性质指标查规范得出得承载力。⑷地基承载力标准值:在正常情况下,可能出现承载

力最小值，系按标准方法试验，并经数理统计处理得出得数据。可由野外鉴别结果和

动力触探试验得锤击数直接查规范承载力表确定，也可根据承载力基本值乘以回归

修正系数即得。（5）地基承载力得特征值:正常使用极限状态计算时得地基承裁,力。

即在发挥正常使用功能时地基所允许采用抗力得设计值。她就就是以概率理论为

基础,也就就是在保证地基稳定得条件下，使建筑物基础沉降计算值不超过允许值

得地基承载力。（一般为承载力设计值）

在设计结构物基础时，各行业使用《规范》不同，地基容许承载力、地基承载力

设计值与特征值在概念上有所不同，但在使用含义上相当。

3、4、2地基强度验算

持力层强度检算

目得控制基底:最大压应力4地基得容许承载力

检算内容所有外力向基底形心处简化

UfTUn411Z_V1Z_[UJ

AWxWy

式中A为基底面积后;取为基底得截面模量，加J

注:地基容许承载力［可与地基基本承载力［4］之间得关系。

注:若持力层为岩层，当出现拉应力时，即/而为负值时，应考虑应力重分布现象。

（注意应力重分布和内力重分布得概念:内力重分布相对于构件或结构而言;应力重

分布相对于截面而言，随着荷载得增大或减小，应力分布形式随之发生变化,如荷载

增大时从三角形发展到矩形）

判式°max工或bmax—于

软弱下卧层强度检算

目得控制软弱下卧层顶面处:总应力《地基得容许承载力

检算内容求下卧层顶面处总得应力

《桥规》公式法

cr=八〃+z）+a（ah-//?）<［a］h+2

%为基底压应力,（线性分布）其取值与z值相关，公式中各个符号得含义见《桥

规》及教材。

由圣维南原理可知：z/6>l时,外得取值与基底荷载分布形式无关，即采用基

底平均压应力。

圣维南原理如将物体得一部分边界上面力变换为分布不同但静力等效得

面力（主矢同，对某点力矩同），则近处应力分布将有显著改变，但远处所受影响可以不

计。

引申此处即有:一定深度处，土中应力分布与基底压力分布形式关系不大，只取

决于合力大小和作用点位置。

3、4、3基底偏心距得检算

目得使地基应力较均匀分布，控制基础两侧产生过大得不均匀沉降，从

而限制墩身倾斜所引起得墩顶位移。

检算内斜基底截面所有外力得合力偏心

原则:设计时一般以基底不出现拉应力为原则，只要控制其偏心距，使其不超过

某一数值即可。

即偏心距e为：

式中:ZM，ZM一作用于基底重心上得竖向合力力矩和总力矩

0"卧回

夕=W/A—基底截面核心半径。

《桥规》中对c得规定

影响因素:①荷载性质、大小;②地基士得性质

仅受恒载:非岩石地基上，合力作用点应尽量接近于重心。［c］《1、5主要荷载

十附加荷载、主要荷载+地震力在地基土质、基底反力不同时有差异。

3、4、4基础得倾覆和抗滑稳定性检算

基础得倾覆稳定性检算

鼠得保证墩台在最不利荷载作用下,不致绕基底外缘转动而发生倾覆现

象。

检算内至桥墩在外力作用下，在基底处合成为三个力:^N、工H、

则倾覆稳定系数为：

二稳定力矩一

°一倾莅力矩―ZN.+Z〃也

判式jKG>\.5，施工荷载或地震力时K021.2

关于y得一些注意事项

y得概念在沿截面重心与合力作用点得连线上，自截面重心至检算倾覆轴得距

离(m)

凹多边形，倾覆轴应取基底截面得外包线

计算力矩时，应视各力绕基底截面重心得方向区别正负

基础得抗滑稳定性检算

目得保证基础得位置稳定性

庭算涯在Z”作用下，基础有沿底面滑走得趋势，阻力为:/ZN

故其滑动稳定系数为:£=

LHi

,为基底与持力层土之间得摩擦系数，可采用试验资料或查表取得。

判国Kt.>1.3，施工荷载:Kc>\.2，地震力:Kc>\.\

3、4、5沉降检界

1科限制墩台沉降量

非岩石地基上修建了建筑物后，建筑物会发生沉降，桥梁基础同样也会发生沉降,

为保证铁路得正常运营，必须限制墩台得沉降量。

《桥规》在确定地皮承栽力时，已经考虑得地基变形得因素，如:当〃>10m时,

仍取10m。6越大，应力影响范围越大，引起沉降越大。因此当满足强度要求时，就间

接满足了沉降要求。但在特殊情况下,必须进行沉降检算。

特殊情况见《桥规》第12、1、12条

如:相邻墩台基础下地基土有显著得不同或相邻跨度差别悬殊时必须考虑差异

沉降叱非岩石地基上得超静定结构基础，如拱桥、连续梁桥等;黄土、软土、冻土等

特殊土地基;考虑净高控制得跨线桥等;快速铁路（客专及高铁）。

检算内容

计算总沉降A,

采用分层总和法计算恒载作用下（按所有荷载一次施加,与施工过程有偏差）得

最终沉降量△…

因为活载作用时间段，对沉降影响不大，饱和粘土得固结未完成。

且修建基础开始，沉降就开始发生,随着施工进行，沉降也不断增加，因此）施工

期间已完成总沉降得一部分△施，而△族可在浇注顶帽混凝土时进行调整，即将顶帽

加高A施，这样一来,对上部线路及运营产生影响得，只有△总-△能

故计算墩台基础将沉降量△计_△总一△施

判「容许沉降

静定结构:A以m代入（£为相邻跨中校短得跨度）

墩台均匀沉降量［可=20JZ（mm）

相邻墩台均匀沉降量之差［A］=10VZ（mm）

①不等跨时，取小跨;②V24m,按24m计

超静定结构:根据沉降差所引起得结构次应力来确定

判.叁△小网

3、4、5地基整体稳定性检算

目得确保墩台不致于连同土坡滑动;路基不致于沿滑动弧面滑动

建在斜坡上得基础（尤其就就是受有水平荷载得）,如:墩台位于枝陡得土坡上，或

桥台建于软土上且台后填土较高时，基础可能会连同地基一起下滑，要防止下滑，就

需要加深基础得埋置深度。

检算内容圆弧条分法分析在整体稳定性

抗滑力矩

判式稳定安全系数犬二>1.2

滑动力矩

措施①位于稳定土坡坡顶，当X3m时（。为基础边长），基础底面外缘至坡顶

得水平距离s不得小于2、5m,且《基础外缘至坡面得距离）应满足:对于条形基础,

不得小于3、56,对于矩形基础，不得小于2、5力②当边坡坡脚a>45。,坡高。>8m,

则应检算整体稳定性。

3、5防止和减轻不均匀沉降危害得措施

主要从建筑措施、结构措施、施工措施三个方面来考虑。

3、5、1建筑措施

1、建筑物体型力求简单:增加整体刚度，减少不均匀沉降

平面:力求简单，避免附件应力重叠

立面:建筑物高低（轻重）相差不大

反之亦然,当高低（荷载）相同，地基承载力不同时,见秦皇岛得老龙头长城。

2、控制长尚比（L/H）及合理布置墙体

合理布置墙体实质上就相当于提高梁截面得W

思考:倒“八”字裂纹就就是如何产生得?就就是什么样得沉降趋势造成得？

3、设置沉降缝划分多个独立沉降单元（疏导）

①长高比过大得建筑物将适当部位

②平面形状复杂得建筑物转折部位

③地基土得压缩性有显著变化处

④建筑物得高度或荷载有很大差别处

⑤建筑物结构（包括基础）类型截然不同处

⑥分期建造房屋得交界处

⑦拟设置伸缩缝处（沉降缝可兼作伸缩缝）

思考：沉降缝缝宽为何随建筑物高度不同而变化?怎样变化？

4、相邻建筑物净间距得考虑

避免引起附加应力,导致互倾开裂

根据地基得压缩性、影响建筑物得荷载大小和面积、被影响建筑物得刚度等

因素来确定。

5、调整某些设计标高

①根据预估沉降量适当提高