《地基与基础工程》课件习题课.ppt

2019/6/17,地基与基础工程,第1页,一柱下独立基础尺寸为2.52.0m2, Fk=835kN,Qk=14kN， Mk=57.7kN.m, 粉质粘土层为持力层，其下为淤泥质土层，经查表法确定其承载力特征值为84KPa，根据图中的各项资料验算下卧层的承载力是否满足要求。(注：r为浮重度，Gk=20KN/m3),作业1浅基础下卧层验算,2019/6/17,地基与基础工程,第2页,软弱下卧层： 承载力显著低于持力层的高压缩土层. 验算公式： Pz+Pczfaz Pz 相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处的附加压力值； Pcz软弱下卧层顶面处土的自重压力值； faz 软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值。,4. 软弱下卧层承载力验算,2019/6/17,地基与基础工程,第3页,验算公式： Pz+Pczfaz Pz 相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处的附加压力值； Pcz软弱下卧层顶面处土的自重压力值； faz 软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值。,解法：,2019/6/17,地基与基础工程,第4页,当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时,由载荷试验、其它原位测试、经验值确定的地基承载力特征值要进行基础宽度和深度修正。,对软弱下卧层承载力特征值的修正,三个关键点： 1、基础底面为2.5m2m，宽度应为？ 2、深度修正时，深度应取多大？ 3、土的容重如何确定？,2019/6/17,地基与基础工程,第5页,作业2刚性基础设计,某住宅外承重墙厚370mm，基础受到上部结构传来的竖向荷载标准值为250KN/m,弯矩标准值为50KN.m/m.土层分布如图所示，基础采用条形基础。试分别设计砖基础、素混凝土基础。,粉土：1=19.5kN/m3, 粘粒含量20% e=0.85, fak=180kPa,粘性素填土：1=17.4kN/m3,2.0m,1.3m,地下水,2019/6/17,地基与基础工程,第6页,浅基础设计的基本流程,2019/6/17,地基与基础工程,第7页,当偏心矩e l/6时 式（1）： 式（2）: 说明： 采用通过静载荷试验等规范规定的其他方法确定的f a ，应同时满足式(1)、(2)。 由Vesic或Hansen等一类理论公式和规范5.2.5条规定的公式计算的地基承载力特征值f a，已考虑偏心影响，只须满足式(1)。,偏心荷载作用时的承载力验算公式,2019/6/17,地基与基础工程,第8页,刚性基础的刚性角限定值,2019/6/17,地基与基础工程,第9页,浅基础选型,某拟建7层建筑上部结构为框架，柱的平面位置及柱荷载如图所示。该建筑场地的地质条件可 简单表述为：表层为1.5m厚的填土层，其下为深厚的承载力特征值fak=160kPa的土层，试根据以上条件合理选用该建筑的基础型式。（答案） 如地基承载力改变为fak=110kPa，此时选用何种基础型式合适？（答案） 如地基承载力改变为fak=80kPa，此时选用何种基础型式合适？（答案）,2019/6/17,地基与基础工程,第10页,柱的平面位置及柱荷载分布图,2019/6/17,地基与基础工程,第11页,承载力特征值fak=160kPa,由题意，基础埋深宜选为D=1.5m，根据浅基础设计理论大致确定底面尺寸。基础面积A=F / (fa-D)，其中fa 为修正后地基承载力设计值，基础选型时可初步估算 fa （1.01.1） fak 180kPa。 计算基础的底面积如下表：,本工程场地地质条件较好，柱荷载相对较小，柱间距相对较大，结合前述方案选择的次序，可初步选为柱下独立基础。,2019/6/17,地基与基础工程,第12页,承载力特征值fak=110kPa,由于土层相对较弱，从上表可以看出柱间距相对较小，基础会出现重叠情况，此时应修改设计，改选为柱下条基。根据所给的柱平面位置图，可设计成三个条基，由于两边对称，选用基底宽度相同，设为b1，中间为b2，则： b1Fk / (f -D)= (500+700+800)2/30/(120-201.5)=1.48m b2Fk / (f -D)= (700+900+1000)2/30/(120-201.5)=1.93m 因此，两边的基础宽度设计为1.5m； 中间的基础宽度设计为2.0m。,如仍选用柱下独立基础，则设计的基础底面积如下表：（图）,2019/6/17,地基与基础工程,第13页,承载力特征值fak=80kPa（软土）,由上面计算可知：本例土层更软弱，故基础底面积设计值必定更大，沉降及差异沉降也会更大。 由于场地尺寸限制和基础受力不合理等，增加条基的长度往往是不可能和不恰当的，但如果单纯增加基础宽度，势必会造成条基间距过小，因此条基是不合理的。 故考虑交叉条形基础。,2019/6/17,地基与基础工程,第14页,某一级建筑柱下桩基，荷载效应基本组合时桩基竖向荷载设计值F=6000KN。建筑场地地层条件，土层剖面如图所示。承台底面尺寸4m4m,埋深2.0m，拟采用泥浆护壁钻孔灌注桩，桩径800mm。,根据上述资料，确定桩长，单桩竖向承载力标准值（不考虑承台效应,承台及其上填土重度取20KN/cm3）。 根据荷载条件初步确定桩数。,例题：桩的初步设计,2019/6/17,地基与基础工程,第15页,选择持力层，确定桩长。 选砾石层作为桩端持力层，桩端进入砾石层2m，则桩长l为14m。 确定单桩极限承载力标准值Quk。 该桩为大直径灌注桩，根据经验参数公式 Quk=Qsk+Qpk = usiqsikli+pqpkAP（查表得si、p等于1） =3.140.8(10252601202)3.140.422500 =2788.3KN 先不考虑群桩效应，确定单桩极限承载力设计值R，估算桩数n R= Qsk/s+Qpk/p(查表s=p=1.67) = 1669.6KN 估算桩数 n(F+G)/R=(6000+20442）/1669.6=3.98根， 初步确定桩数为4根。 桩基础验算：沉降计算、群桩效应、桩身强度设计 承台和桩身设计：承台效应桩和承台的抗冲切、抗剪验算,解：,2019/6/17,地基与基础工程,第16页,地基处理方法,1）置换法垫层置换+土质桩置换； 2）加密法 （1）浅层压（振）密法 机械压（振）密；重锤夯实； （2）深层压（振）密法 强夯；砂石桩法；预压固结法；爆破压密法；高压灌浆压密 3）胶结法 （1）灌浆法水泥粘土灌浆，化学灌浆 （2）冷热处理法冻结法或烧结法 4）加筋法： （1）土工合成材料加筋法 （2）土钉与锚杆加筋法法,2019/6/17,地基与基础工程,第17页,软弱土地基处理方法分类表,2019/6/17,地基与基础工程,第18页,某建筑场地表以下土层依次为： (1)中砂，厚2.0m，天然重度为20kNm3 ，饱和重度为21kNm3，潜水面在地表下1m处； (2)粘土隔水层厚2.0m，重度为19kNm3；,(3)粗砂，含承压水，水位高出地表2.0m(取w9.80kNm3)。 问：基坑开挖深达0.6m时，坑底有无隆起开裂的危险?若基础埋深d1.5m，施工时除将中砂层内地下水面降到坑底外，还须设法将粗砂层中的承压水位至少降低几米才行?,例题：基坑降水设计,2019/6/17,地基与基础工程,第19页,开挖深度为0.6m时，基坑底部至承压含水层顶部土的总覆盖压力 izi =200.4+21119267 kPa 承压含水层顶部的静水压力u u =wh =9.8658.8 KPa 由此/u=1.13 1.1，基坑无隆起开裂危险。 当基坑开挖深度为1.5m时,基坑底部至承压含水层顶部土的总覆盖压力 izi =210.519248.5 kPa 若使基坑无隆起危险，需使/u 1.1, 需降水？m。,解：,2019/6/17,地基与基础工程,第20页,基坑支护方案的比选,1. 开挖深度6m （一层地下室） 1.1软土地区软弱土层、地下水位较高时 方案1：搅拌桩（格构式）挡土墙； 方案2：灌注桩后加搅拌桩或旋喷桩止水，设一道支撑； 方案3：环境允许，钢板桩或预制混凝土板桩，设1-2道支撑； 方案4：狭长的排管工程采用主柱横档板或打设钢板桩设支撑 方案5：可应用SMW 工法,2019/6/17,地基与基础工程,第21页,基坑支护方案的比选,1. 开挖深度6m （一层地下室） 1.2 地质条件较好、地下水位较低时 方案1：场地允许可放坡开挖； 方案2：以挖孔灌注桩或钻孔灌注桩做成悬臂式挡墙，需要时亦可设一道拉锚或锚杆； 方案3：土层适于打桩，同时环境又允许打桩时，可打设钢板桩,2019/6/17,地基与基础工程,第22页,基坑支护方案的比选,2. 开挖深度611m （二层地下室） 2.1软土地区软弱土层、地下水位较高时 方案1：灌注桩后加搅拌桩或旋喷桩止水，设一至二道支撑； 方案2：围护结构作永久结构的可采用设支撑的地连墙； 方案3：环境条件允许时，可打设钢板桩，设二至三道支撑； 方案4：可应用SMW 工法； 方案5：较长排管工程，采用钢板桩，设3-4道支撑，或灌注桩后加必要的降水帷幕，设3-4道支撑,2019/6/17,地基与基础工程,第23页,基坑支护方案的比选,2. 开挖深度611m （二层地下室） 2.2 地质条件较好、地下水位较低时 方案1：挖孔灌注桩或钻孔灌注桩加锚杆或内支撑； 方案2：钢板桩支撑并设数道拉锚； 方案3：较陡的放坡开挖，坡面用喷锚混凝土及锚杆支护，亦可用土钉墙,2019/6/17,地基与基础工程,第24页,基坑支护方案的比选,3. 开挖深度1114m （三层地下室） 3.1 软土地区软弱土层、地下水位较高时 方案1：灌注桩后加搅拌桩或旋喷桩止水，设三至四道支撑； 方案2：对于环境要求高的，或要求围护结构兼作永久结构的，采用设支撑的地下连续墙，可逆筑法，半逆筑法施工； 方案3：可应用SMW工法； 方案4：对于特种地下构筑物，在一定条件下可采用沉井（箱）.,2019/6/17,地基与基础工程,第25页,基坑支护方案的比选,3. 开挖深度1114m （三层地下室） 3.2地质条件较好、地下水位较低时 方案1：挖孔灌注桩或钻孔灌注桩加锚杆或内支撑； 方案2：局部地区地质条件差，环境要求高的可采用地下连续墙作临时围护结构，亦可兼作永久结构，采用顺筑法或逆筑法，半逆筑法施工； 方案3：可研究应用SMW工法,2019/6/17,地基与基础工程,第26页,基坑支护方案的比选,4. 开挖深度14m （四层以上地下室或特殊结构） 4.1软土地区软弱土层、地下水位较高时 方案1：有支撑的地下连续墙作临时围护结构，亦