地基基础工程教学课件-第1章-地基基础设计的基本原理

1、钟 声ZHONG, SHENG四川大学建筑与环境学院College of Architecture and Environment, SCU地基根底工程本课程主要内容地基根底工程介绍地基根底相关的根本概念与原理，为主要讲解内容。第一章 地基根底设计的根本原理第二章 扩展根底第三章 柱下条形根底第四章 片筏根底第五章 箱形根底第六章 桩根底第七章 地基处理第八章 地震区的地基根底第九章 基坑工程介绍各种形式根底的结构、构造以及设计内容、计算方法等，为主要讲解内容。主要通过自学了解的内容。第一章 地基根底设计的根本原理1、同学之间相互讨论，有疑问可邮件联系；2、不定期随堂测验；3、期末集中答疑；答

2、疑与测验成绩评定1、平时成绩占30，期末成绩占70；2、平时成绩包括作业、测验、出勤等。电子邮件本章主要内容第一节 概述第二节 根底的类型第三节 根底埋置深度的选择第四节 地基根底的设计原那么第五节 地基承载力确实定第六节 根底底面尺寸确实定第七节 地基变形计算第八节 地基稳定性验算第九节 减少不均匀沉降危害的措施第一章 地基根底设计的根本原理本章主要内容第一节 概述第二节 根底的类型第三节 根底埋置深度的选择第四节 地基根底的设计原那么第五节 地基承载力确实定第六节 根底底面尺寸确实定第七节 地基变形计算第八节 地基稳定性验算第九节 减少不均匀沉降危害的措施第一章 地基根底设计的根本原理正在

3、讲解的内容1.1 概述 根底是建筑物上部承重结构向下的延伸和扩大，它承受建筑物的全部荷载，并把这些荷载连同本身的重量一起传到地基上。而地基不是建筑物的组成局部，它只是承受由根底传来荷载的土层。其中，具有一定的地耐力，直接承受建筑荷载，并需进行力学计算的土层称为持力层，持力层以下的土层为称为下卧层。 根底应满足强度、刚度、耐久性方面的要求；地基应满足强度、变形及稳定性方面的要求。1.1 概述1.1 地基根底设计概述土工结构物或地基土 强度问题 变形问题 渗透问题 强度特性 变形特性 渗透特性土力学可以解决工程实践问题，土力学是学习地基根底的重要根底课程。一、根本概念1.地基：承受根底传来荷载的地

4、层。土基岩基天然地基人工地基2.根底：是将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成局部。浅根底 一般根底埋深5m但小于根底宽度。深根底 根底埋深5m。1.1 地基根底设计概述根本概念地基受建筑物荷载影响的那局部地层根底一般位于地面以下承上启下、分散、传递荷载人工地基天然地基建筑物荷载上部结构根底地基持力层下卧层岩石层1.1 地基根底设计概述D埋深D均布荷载q = D根底FG主要受力层地基与根底的关系下卧层地基持力层受力层地基根底工程内容1.1 地基根底设计概述根底的设计根底的施工根底的监测地基设计根底设计强度刚度耐久性强度变形 稳定性1.1.1 地基根底事故1.1 地基根底设计概述地基变形事故

5、建筑物倾斜建筑局部倾斜建筑物根底开裂建筑物地基滑动建筑物地基溶蚀建筑物基槽变位滑动地基严重下沉土坡滑动建筑物地基震害冻胀事故地基液化地基震沉1.1.1 地基根底事故建筑物倾斜：根底承受偏心荷载、邻近建筑物荷载在地基中扩散、地基土各局部软硬不同、高压缩性土层厚薄不均等原因均可导致高耸结构发生倾斜，倾斜严重时，还可导致结构物的开裂。比萨斜塔：建成于公元1370年，石砌建筑，塔身为圆筒形，全塔共8层，高55米。根底底面平均压力高达500Kpa，地基持力层为粉砂，下面为粉土和饱和粘土层。目前塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80米，塔顶偏离中心线已达5.27米，倾斜5.5。地基变形1.1.1 地基根底事故

6、虎丘塔：位于苏州市西北虎丘公园山顶,建成于公元961年，砖塔平面呈八角形，全塔共7层，高47.5米。塔身向东北方向严重倾斜，塔顶距离竖直中心线达2.31米，同时底层塔身出现不少裂缝。地基覆盖层厚度相差悬殊是虎丘塔倾斜的主要原因。虎丘塔后经地基加固，获得成功。地基变形1.1.1 地基根底事故地基变形关西机场 世界最大人工岛1986年：开工1990年：人工岛完成1994年：机场运营面积：4370m1250m填筑量：180106m3平均厚度：33m1.1.1 地基根底事故地基变形关西机场设计时预测沉降：5.77.5 m完成时实际沉降：8.1 m，5cm/月(1990年)目前实际沉降：11.5 m预测

7、主固结完成：20年后比设计超填： 3m问题：沉降大且有不均匀沉降1.1.1 地基根底事故建筑地基严重下沉：地基严重下沉多因存在高压缩性软弱土而形成。可导致散水倒坡，室内地坪低于室外地坪，水、暖、电等内外网连接管道断裂等问题，不同程度地影响建筑物的使用。墨西哥艺术宫：1904年落成，地基为超高压缩性淤泥，天然孔隙比高达7-12，天然含水量高达150%-600%，为世界罕见的软弱土层，厚达25m。沉降量高达4m。临近的公路下沉2m，公路路面至艺术宫门前高差达2m。地基下沉1.1.1 地基根底事故加拿大特朗斯康谷仓概况：长59.4m，宽23.5m，高31.0m，共65个圆筒仓。钢混筏板根底，厚61c

8、m，埋深3.66m。1911年开工，1913年完工，自重20000T。事故：1913年9月装谷物，10月17日装了31822吨谷物时，1小时竖向沉降达30.5cm；24小时倾斜2653；西端下沉7.32m、东端上抬1.52m；上部钢混筒仓完好无损。地基滑动建筑地基滑动：当建筑物施加到地基上的荷载超过地基极限承载力时，地基就发生强度破坏，整幢建筑物就会沿着地基中某一薄弱面发生滑动而倾倒，这往往是灾难性的事故。处理：事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用388个50t千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正过来，但其位置比原来降低了米。 地基滑动原因：地基土事先未进行调查，据邻近结构物基槽

9、开挖取土试验结果，计算地基承载力应用到此谷仓。1952年经勘察试验与计算，地基实际承载力KPa远小于谷仓破坏时发生的基底压力329.4kPa 。因此，谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。加拿大特朗斯康谷仓Transcona Grain Elevator1.1.1 地基根底事故1.1.1 地基根底事故实例：徐州故黄河河道区域，沉积有较厚的粉砂和粉土，其底部即为古生代奥陶系灰岩，中间缺失老粘土隔水层，灰岩中存在大量溶洞与裂隙。过量开采地下水引起的水位下降导致覆盖层粉砂和粉土中形成潜蚀与空洞并不断扩大，最终形成多处地面塌陷事故，导致塌陷区房屋倒塌，邻近区域房屋开裂。地基溶蚀建筑物地基溶蚀：当地下水流速

10、较大时，如果土体粗粒孔隙中充填的细粒土被冲走，那么产生潜蚀，长期潜蚀会形成地下土洞并导致地表塌陷。在石灰岩溶洞发育地区或矿产开采采空区，在地下水渗流作用下，溶洞或采空区顶部土体不断塌落或潜蚀，最终也可导致地表塌陷。1.1.1 地基根底事故实例：2005年7月，广州珠海区某建筑工地基坑南端约100米挡土墙坍塌，造成5人被困，工地边上的平房倒塌，邻近两幢建筑物出现不同程度的倾斜，局部墙体开裂。基槽变位建筑物基槽变位滑动：人工边坡如深基基槽，由于边坡设计施工不当，将导致基槽变位滑动，对工程施工造成影响，严重的导致邻近建筑物开裂或倒塌。1、根底工程设计主要目标满足?建筑结构设计统一标准?所规定的建筑结

11、构功能要求：根底设计必须保证它有足够的强度平安性、刚度适用性及耐久性。2、根底工程设计主要任务地基设计根底设计1.1.2 设计目的、任务和依据3、根底工程设计主要依据 上部结构的布置、荷载及分布情况； 地基土的力学性质、土层的分布、地下水位及其变化情况； 设计标准：?建筑地基根底设计标准GB500072002?高层建筑箱形与筏形根底技术标准JGJ699?建筑桩基技术标准JGJ9494?1.1.2 设计目的、任务和依据4、根底工程设计主要内容 根底形式的选择 根底埋置深度 根底底面大小 根底内力计算 根底断面计算 根底配筋计算 绘制根底施工图1.1.2 设计目的、任务和依据本章主要内容第一节 概

12、述第二节 根底的类型第三节 根底埋置深度的选择第四节 地基根底的设计原那么第五节 地基承载力确实定第六节 根底底面尺寸确实定第七节 地基变形计算第八节 地基稳定性验算第九节 减少不均匀沉降危害的措施第一章 地基根底设计的根本原理正在讲解的内容1.2 根底的类型第二节 根底的类型1、按组成根底的材料的不同有：刚性根底：砖根底、灰土根底、 三合土根底、毛石根底、 混凝土根底等。非刚性根底：钢筋混凝土根底等。1.2 根底的类型1.2 根底的类型1刚性根底构造要求：刚性根底：由刚性材料构成的根底。力学特点：抗压强度高，但其抗剪、抗拉强度相对很低。因此，对于刚性根底构造设计应注意刚性角的问题。力在一种特

13、定的材料中是按一定的角度分布与传递，这个角叫力的分布，也叫这种材料的刚性角。1.2 根底的类型刚性角的限值：当刚性根底底部宽度超过刚性角控制范围时，根底底部就容易因受剪而开裂。因此，刚性材料根底设计时为防止受拉或受剪而破坏必须使基底宽度在刚性角控制范围内。 刚性角用b/h表示：砖石根底b/h=1:1.251.5混凝土根底b/h=1:1根底底面宽超过刚性角范围而遭破坏1.2 根底的类型2非刚性材料根底构造要求： 钢筋混凝土根底常做成锥形，但最薄处不应小于200mm，一般为200400mm。阶梯形状，每步高约300500mm。1.2 根底的类型2、按构造形式不同：1条形根底当上部结构采用砖墙或石墙

14、承重时，根底沿墙身设置，多做成长条形，故称条形根底或带形根底。1.2 根底的类型条形根底柱垫层条形基础墙体条形根底的特点及适用范围条形根底纵向整体性好，可减缓局部不均匀下沉，多用于砖混结构建筑；条形根底土方量大，施工场地开挖纵横沟槽，搬运不便。在连续的墙下或密集的柱下，宜采用条形根底；条形根底多采用地方材料，用途极广；1.2 根底的类型2单独根底或独立根底独立根底指彼此间互不相连的根底型式，包括柱下和墙下独立根底；对于墙承重的建筑，同样可以采用独立根底，可减少土方开挖和便于管道穿过。1.2 根底的类型a柱下独立根底b墙下独立根底柱基础梁垫层独立基础独立基础墙体基础梁单独根底的特点及适用范围当地

15、基承载能力较高时，上部结构为框架结构且荷载较小时采用。适用于多层框架结构或厂房排架柱下根底，地基承载力不低于80kPa时，其材料通常采用钢筋混凝土、素混凝土等。当柱为预制时，那么将根底做成杯口形，然后将柱子插入并嵌固在杯口内，故称杯口根底 。1.2 根底的类型a阶梯形 b锥性 c杯形3井格根底或称十字交叉根底、交叉梁根底井格根底：当框架结构处于地基条件较差情况时，为提高建筑物的整体性，以免各柱子之间产生不均匀沉降，常将柱下根底沿纵横方向连接起来，作成十字交叉的井格根底。1.2 根底的类型井格根底或称十字交叉根底、交叉梁根底的特点柱根底纵横相连组成井字格状；交叉梁根底可克服独立根底下沉不均的弊病

16、，适用于荷载较复杂、地情况较差工程；交叉梁根底造价较高，施工复杂，多用于高层建筑。1.2 根底的类型井格基础横向基础梁纵向基础梁4片筏根底或称满堂根底、倒楼盖根底、筏板根底片筏根底：当上部结构荷载较大，而所在地的地基承载力又较软弱时，采用简单的条形根底或井格根底已不能适应地基变形的需要时，常将墙或柱下根底连成一片，使整个建筑物的荷载作用在一块整板上，这种根底称为筏式根底或片筏根底。1.2 根底的类型片筏根底的特点和适用范围按结构形式又可分为板式和梁板式两类。前者板的厚度较大、构造简单；后者板的厚底较小，但增加了双向梁，构造复杂；片筏根底适用于地基承载力较差、荷载较大的房屋，如高层建筑。1.2

17、根底的类型筏形基础板基础梁5箱形根底箱形根底：是一种将筏板根底的四周、顶部及内部纵横墙用钢筋混凝土浇筑成盒状的整体根底，共同承受上部结构荷载的根底形式。1.2 根底的类型箱形根底透视图平面图立面图箱形根底的特点及适用范围箱形根底既可提高建筑物和根底的刚度，又可利用根底的空间用作地下室，并防止了大体积土方的回填；箱形根底适用于总荷载很大，浅层地质情况较差需要大幅度的深埋，并需设一层或多层地下室的高层或超高层建筑。1.2 根底的类型6桩根底当上部结构荷载较大，而且地基软弱土层较厚时，地基承载力不能满足要求时，那么可采用桩根底。桩根底由承台和桩柱组成。上部荷载通过承台传给桩，再经过桩传给土层。1.2

18、 根底的类型a墙下桩根底；b柱下桩根底桩根底的组成：承台和桩柱。承台是在桩顶现浇的钢筋混凝土梁或板，如上部结构是砖墙时为承台梁，上部结构是钢筋混凝土柱时为承台板，承台的厚度一般不小于300mm，由结构计算确定，桩顶嵌入承台不小于50mm。桩柱有木桩、钢桩、钢筋混凝土桩等，我国采用最多的为钢筋混凝土桩。钢筋混凝土桩按施工方法可分为预制桩、灌注桩和爆扩桩。1.2 根底的类型桩的分类：a、按照受力状态不同分为端承桩和摩擦桩。b、按照施工方法不同分为灌注桩和预制桩。现场灌注混凝土扩底桩，如以下图所示：1.2 根底的类型1.2 根底的类型预制桩施工现场如以下图所示：桩根底的特点和适用范围桩基属人工地基，

19、适用于地基承载力较小，建筑物总荷载较大的情况，但造价较高。1.2 根底的类型桩基的组成墙体或柱室外地坪承台梁垫层桩身（预制或现浇）3、特殊情况下的根底构造同一建筑物的根底有时埋深不同。须用台阶式相连。1.2 根底的类型4、小结1根底按所用材料及受力情况的不同有刚性根底和非刚性根底之分；按构造形式不同有条形根底、独立根底、井格根底、片筏根底、箱形根底和桩根底等。2应重点掌握各种根底适用范围和常用根底的根本构造。1.2 根底的类型本章主要内容第一节 概述第二节 根底的类型第三节 根底埋置深度的选择第四节 地基根底的设计原那么第五节 地基承载力确实定第六节 根底底面尺寸确实定第七节 地基变形计算第八

20、节 地基稳定性验算第九节 减少不均匀沉降危害的措施第一章 地基根底设计的根本原理正在讲解的内容1.3 根底埋深的选择1.3.1 根底的埋置深度根底埋置深度(m)，是指设计地面一般可由室外地面算起到根底底面的深度。1.3 根底埋置深度的选择根底埋置深度的说明：在填方整平地区，可自填土后的地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起；对于地下室，如采用箱基或筏基时，埋置深度自室外标高算起；如地下室采用独立根底或条形根底，应从室内地面标高算起。1.3 根底埋置深度的选择浅根底和深根底的划分，不仅与根底埋深有关，还与施工手段和相应的根底形式有关。 浅根底：假设埋置深度小于根底底面宽

21、度或小于5m，且可用普通开挖基坑和排水方法修筑的根底，如条形根底、独立根底等。 深根底：必须埋置在较深的坚实土层上，采用特殊的施工手段和设备修筑的根底，如桩基、沉井、沉箱、地下连续墙等根底。1.3 根底埋置深度的选择浅根底和深根底采用的根底形式，一般说来：浅根底浅根底一般是指独立根底、条形根底、筏形根底、箱形根底、壳体根底、大块根底及不埋式根底等；深根底而桩墩根底、沉井沉箱、锚拉根底、板桩墙及地下连续墙一类的支挡结构，那么常被统称为深根底。问：如果根底正好是5m，如何判断深、浅根底？1.3 根底埋置深度的选择浅根底与深根底的选用原那么浅根底构造简单，施工方便，造价低廉，应优先选用浅根底；从经济

22、角度考虑，根底的埋置深度愈小，工程造价愈低。对于一般民用建筑应尽量考虑设计浅根底。但根底埋深过小时，根底底面的土层受到压力后会把根底四周的土挤出，使根底产生滑移而失去稳定；同时接近地表的土层带有大量植物根茎等易腐物质及灰渣、垃圾等杂填物，又因地外表受雨雪、寒暑等外界因素影响较大，故根底的埋深度一般不小于500mm。1.3 根底埋置深度的选择浅根底与深根底的选用原那么深根底与浅根底相比，耗料多，施工困难，遇水及塌方的时机也较多，因此，只有在表层土质极弱和总荷载较大或其它特殊情况下，才选用深根底。1.3 根底埋置深度的选择1.3.2 影响根底埋深的因素1与建筑物有关的条件 首先考虑建筑物在使用功能

23、与用途要求：有无地下室、设备等； 位于岩石地基上的，应满足抗滑要求； 在抗震设防区：筏型和箱型根底d1/15h； 桩筏和桩箱基d(1/181/20)h； 受有上拔力的输电塔根底，应满足抗拔要求； 烟囱、水塔等高耸结构物，应满足抗倾覆稳定性要求。1.3 根底埋置深度的选择2工程地质条件总体原那么：a地基受力层范围内，自上而下都是好土，埋深由其他条件和最小埋深定。b自上而下都是软弱土，可采用连续根底、深根底或地基处理。c上部为软弱土，下部为好土，持力层取决于上部软弱土层的厚度。d上部为好土，下部为软弱土，采用“宽基浅埋方案。1.3 根底埋置深度的选择土层构造1.3 根底埋置深度的选择a均匀好土b上

24、层为软土，厚度在2m以内，下层为好土应尽量浅埋，但 d500mm，以防建筑荷载将根底四周土壤挤出，或地面受到雨水冲刷、机械破坏而导致根底暴露影响建筑的平安。应埋在好土上，土方开挖量不大，既可靠又经济。d好土d好土软土土层构造1.3 根底埋置深度的选择c上层为软土，厚度在大于2m，小于5m低层轻型建筑仍可埋在软土层内，但应加宽根底底面并加强上部结构的整体性。假设是高层重型建筑，那么应将根底埋在好土上。d上层软土大于5m可作地基加固处理，或者采用桩根底。对两者作技术经济比较后选定。d好土软土d好土软土土层构造1.3 根底埋置深度的选择e上层为好土，下层为软土应力争将根底埋在好土层内，适当提高根底底

25、面，以有足够厚度持力层，并验算下卧层的强度和变形f地基由好土和软土交替构成重型建筑可用桩根底穿过软土层，或将根底深埋到下层好土上。两方案可经技术经济比较d好土软土d好土软土好土3地下水位的影响1.3 根底埋置深度的选择根底埋深和地下水位的关系选择根底埋深时应注意地下水的埋藏条件和动态。根底底面低于潜水面时，除应考虑基坑排水、坑壁围护以及保护基土不受扰动等措施外，还应考虑可能出现的其他施工与设计问题，主要是防止产生流沙涌土等问题。基坑下埋藏承压含水层地下水位地下水位对根底埋深的影响：地基土含水量的大小对承载力影响很大，且含有侵蚀性物质的地下水对根底还会产生腐蚀；地下水位较低时根底应争取埋置在地下

26、水位以上。1.3 根底埋置深度的选择地下水位较低时的基础埋深最高地下水位地下水位当地下水位较高时，根底不得不埋置在地下水内时，基底应置于最低地下水位之下，使基底常年置于地下水中，即防止置于地下水位升降幅度之内；原因：为了减少和防止地下水的浮力对建筑的影响，且根底处在干湿交替的环境下，抗腐蚀能力更差。1.3 根底埋置深度的选择地下水位较高时的根底埋深最高地下水位最低地下水位升降幅度4冰冻深度的影响一般应将根底的垫层设置在土层冻结深度以下200，以防止土壤冻融交替对根底的不利影响。1.3 根底埋置深度的选择根底埋深和冰冻线的关系冻结深度土的冻结深度对根底理深的影响：冻土膨胀：当地基土的温度低于01

27、时，土中孔隙内的水大局部冻结，体积膨胀，因而导致冻土膨胀；冻结深度：地基土冻结的极限深度。各地土的冻结深度可由当地气象部门得知；冻融的破坏性：如根底置于冰冻深度内，冻结时冻胀力可将房屋拱起，解冻后房屋又将下沉。冻结和融化的程度、先后，在整幢建筑范围内是不可能均匀的。不均匀的冻融，引起不均匀胀缩，导致建筑出现裂缝、倾斜以致破坏。1.3 根底埋置深度的选择考虑冻胀的埋置深度：在冻胀土中必须将根底底面置于冰冻线以下，即置于不冻土之中，以防止冻害发生；当冻土深度0.5m时，根底埋深不受其影响；在严寒地区土的冻结深度可达23m。如将低层和荷载较小建筑的根底埋置在冻层以下，势必大幅度提高开挖量和工程总造价

28、。因此，这类建筑如室内有采暖和自身刚度较好时，可将根底理于冻层内也不致引起建筑的开裂破坏。1.3 根底埋置深度的选择冻土深度对根底埋深的影响土的冻结深度200冰冻线非冻土冻土冻结深度根据?地基标准?确定埋置深度 标准将地基土根据冻结程度分成四类，即：不冻胀土、弱冻胀土、冻胀土、强冻胀土，可查表确定；颗粒很大的砾石、粗砂等是不冻涨土；颗粒小、密度大、保水性强的粘土、粘性砂土等那么属于冻涨土。标准根据地基土的冻胀性确定最小埋置深度：对于不冻胀土，不考虑冻胀对埋深的影响；对于弱冻胀土、冻胀土、强冻胀土，按标准确定最小埋置深度dmin，即埋深 d dmin；最小埋置深度dmin确实定详见标准。1.3

29、根底埋置深度的选择冻结深度 季节性冻土是冬季冻结，天暖解冻的土层。对于埋置于可冻胀土中的根底，其最小埋深d应由下式确定：1.3 根底埋置深度的选择hmax按照标准附选用设计冻深标准冻深5相邻建筑物根底的影响 对靠近原有建筑物根底修建的新根底，其埋深不宜超过原有根底的底面，否那么新、旧根底间应保存一定的净距。1.3 根底埋置深度的选择相邻建筑根底处理新建房屋与原有房屋相邻时，新根底应浅于原根底或持平，以保证原房屋的平安；新建房屋与原有房屋相邻，但新根底必须深于原根底时，为了不破坏原根底下扩散角内的土层，保证原房屋的平安，必须使新根底离开旧根底，离开的距离不得小于新旧根底底面高差的2倍，并在新根底

30、上用挑梁支承墙梁及外墙，新旧地基间留出沉降缝(如以下图)。1.3 根底埋置深度的选择1.3 根底埋置深度的选择相邻新旧建筑根底处理 根底埋深的选择【小结】根底埋深，主要根据以下几个方面综合考虑确定： 土层构造 地下水位 冻结深度 其他因素1.3 根底埋置深度的选择思考题1、什么是地基和根底?它们之间有何区别？2、什么是天然地基和人工地基？常用的人工地基处理方法有哪些？3、常见的根底类型有哪些?各有何特点？4、地基根底设计应满足那些根本原那么？预习1.3 根底埋置深度的选择本章主要内容第一节 概述第二节 根底的类型第三节 根底埋置深度的选择第四节 地基根底的设计原那么第五节 地基承载力确实定第六

31、节 根底底面尺寸确实定第七节 地基变形计算第八节 地基稳定性验算第九节 减少不均匀沉降危害的措施第一章 地基根底设计的根本原理1.4 地基根底的设计原那么正在讲解的内容 地基根底设计常用标准1国标?建筑地基根底设计标准?、建设部标准?建筑桩基技术标准? ，与?建筑结构荷载标准?、?混凝土结构设计标准?、?砌体结构设计标准?等配套执行。适用于工业与民用建筑。2交通部标准?公路桥涵地基与根底设计标准?、 ?公路桥涵设计通用标准?、?公路砖石及混凝土桥设计标准?等配套执行。适用于路桥。1.4 地基根底的设计原那么 地基根底设计考虑的因素1建筑物上部结构的型式、规模、用途、平安等级、荷载大小与性质、整

32、体刚度以及对不均匀沉降的敏感性。2建筑物地下局部工程地质条件、地层结构、各土层的物理力学性质、地基承载力、以及地下水埋深与水质等因素。3施工工期、施工条件、造价和节约资源等因素。1.4 地基根底的设计原那么 概率极限状态设计方法与极限状态设计原那么1.4 地基根底的设计原那么结构的极限状态承载能力极限状态正常使用极限状态对应于结构或结构构件到达最大承载力或不适合于继续承载的变形对应于结构或结构构件到达正常使用或耐久性的某项规定的限值荷载的设计值代表值分项系数荷载效应上部结构F：结构自重 屋面楼面荷载 活荷载根底自重G：设计地面高程内外地面平均值1.4 地基根底的设计原那么F MFF HF MH

33、一般为前两种情况，横向力不大，只做校核关于荷载取值的规定 地基根底设计时，所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值，应按以下规定采用：1按地基承载力确定根底底面积及埋深时，传至根底底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值。 2计算地基变形时，传至根底底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。1.4 地基根底的设计原那么3计算挡土墙土压力、地基和斜坡的稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的根本组合，但其分项系数均为 1.0 4在确定根底高度、支挡结构截

34、面、计算根底或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力极限状态下荷载效应的根本组合，采用相应的分项系数。 当需要验算根底裂缝宽度时，应按正常使用极限状态荷载效应标准组合。 5由永久荷载效应控制的根本组合值可取标准组合值的 1.35 倍。1.4 地基根底的设计原那么1.4.4 地基根底设计要求1、一般要求1地基承载力和稳定性分析保证地基有足够的承载力、抵抗变形和稳定性储藏：防止基底压力到达地基极限承载力时地基失稳破坏；防止根底的倾覆、滑动及土坡失稳例如高耸结构、边坡建筑。1.4 地基根底的设计原那么1.4 地基根底的设计原那么地基承载力计算

35、中心受压为保证地基有足够强度储藏，中心受压根底的基底压力，应小于等于地基承载力pk fapklbFk Gkpk 相应于荷载效应的标准组合时，根底底面处的压力值 (kN/m2) fa 修正后的地基承载力特征值(kN/m2)1.4 地基根底的设计原那么地基承载力计算偏心受压偏心受压根底应满足 pk fa 及 pmax1.2 fapmaxpminlbMkFk GkPk根底底面平均压力设计值(kN/m2)Pmax根底底面边缘的最大压力设计值(kN/m2)Pmin根底底面边缘的最小压力设计值(kN/m2)1.4 地基根底的设计原那么如何计算基地反力？基底反力中心受压：基底以上竖向力合力作用与基底形心重合

36、基底为均布压力pklbFk GkFk 上部结构传至根底顶面的轴向压力kN)Gk 基底以上根底自重和土重b 、 l 基底边长Abl，基底的面积1.4 地基根底的设计原那么基底反力偏心受压设作用于根底底面的弯矩为Mk(kNm)pmaxpminlbMkFk GkFk GkeWlb2/6，根底底面积抵抗矩(m3/m)e 竖向力合力在基底的偏心距1.4 地基根底的设计原那么b基底反力与偏心距的关系eb/6梯形分布 eb/6三角形分布eb/6 三角形分布pmaxpminMkFk Gkpmax0MkFk Gk3aapmax请自行推导：MkFk Gk1.4 地基根底的设计原那么关于pmax1.2 f a的意义

37、荷载偏心使地基承载力降低的折减系数当eb30时， 1，此时，pmax1.2 fa 蜕化 pkfa ，表示不考虑荷载偏心使地基承载力降低的影响；当取一般许可的最大值eb6，那么0.6，表示由于荷载偏心较大，应该限制基底平均压力pk，使之不超过未考虑偏心影响的地基承载力设计值的60。1.4 地基根底的设计原那么因此， 实际上是考虑偏心荷载使承载力下降的折减系数，不能只看式pmax1.2 fa的形式，而得出“偏心荷载作用下地基承载力可以提高20的不恰当的结论关于pmax1.2 f a的意义1.4.4 地基根底设计原那么1、一般要求2地基变形设计对地基的变形进行控制：防止地基发生过量的变形，导致建筑物

38、的开裂或倾斜等，从而影响建筑物的巩固性及正常使用。1、为了防止这种情况出现，地基应满足条件：1.4 地基根底的设计原那么s地基变形值或地基变形特征值，按土力学方法计算；地基允许变形值，根据建筑物的不同等级， 也不相同，可查表求得。2、地基变形分类地基变形特征可分成： 沉降量 沉降差 倾斜 局部倾斜1.4 地基根底的设计原那么沉降量 指单独根底中心的沉降量 沉降量主要用于1.4 地基根底的设计原那么根底中心沉降量s地基比较均匀时的单层排架结构柱基。此时，在满足容许沉降量后可不再验算相邻柱基的沉降差；在需要考虑沉降对建筑物有关局部之间的净空、连接方法及施工顺序的影响时也要预留沉降量。此时，往往需要

39、分别预估施工期间和使用期间的地基变形值；总沉降量：建筑物施工期间和使用期间沉降量之和。1.4 地基根底的设计原那么沉降差 两相邻单独根底沉降之差值ss1s2 在以下情况下要进行沉降差的计算：当地基不均匀、荷载差异大时的框架结构及单层排架结构的相邻根底沉降差；相邻结构存在影响；原有根底附近有堆积重物。相邻根底沉降差s2s1ls1.4 地基根底的设计原那么根底倾斜tg(s2s1)bbs2s1倾斜定义：单独根底在倾斜方向上两端点的沉降差与其距离b的比值；当地基不均匀或附近堆积有地面荷载，以及根底有较大的偏心荷载和受水平荷载较大的高耸构筑物时都要验算倾斜。1.4 地基根底的设计原那么局部倾斜指的是砌体

40、承重结构沿纵墙610m内根底两点的沉降差与其距离的比值 tg(s1s2)l 局部倾斜s2s1l610m1.4 地基根底的设计原那么局部倾斜计算点应选择在：地基不均匀；荷载相差大；体型复杂的局部地段；及纵横墙交点处；一般承重房屋承重墙下的条形根底，其计算距离l可根据具体情况确定，如用横隔墙的间距作为l。局部倾斜s2s1l610m地基变形设计要点：1、计算地基变形时，传到根底底面的荷载效应应按正常使用极限状态准永久组合，风荷载及地震作用均不参与组合；2、不同建筑物对地基变形的适应性不同，要考虑采用不同的地基变形特征沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜等来比较和控制；3、地基设计时，要预估建筑物施工以及使

41、用期间的地基变形值，以便预留建筑连接方法及施工顺序所要求的净空；4、地基容许变形值按照标准确定。1.4 地基根底的设计原那么1.4 地基根底的设计原那么常见结构地基变形控制说明： 对于砌体承重结构应由局部倾斜控制； 框架结构和单层排架应由相邻柱基的沉降差控制； 多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制； 以上结构必要时应控制平均沉降量。3、地基容许变形值【】1.4 地基根底的设计原那么变形特征（地基最终变形容许值）中、低压缩性土高压缩性土砌体承重结构基础的局部倾斜0.0020.003工业与民用建筑相邻柱基的沉降差：（1）框架结构（2）砌体墙填充的边排柱（3）当基础不均匀沉降时不产生附加应力的结构

42、 0.002l0.0007l 0.005l0.003l0.001l0.005l单层排架结构（柱距为6m）柱基的沉降量（mm）(120)(中压缩性土)200桥式吊车轨面的倾斜（按不调整轨道计算）:纵向横向0.0040.003地基容许变形值【】1.4 地基根底的设计原那么变形特征（地基最终变形容许值）中、低压缩性土高压缩性土多层和高层建筑的整体倾斜： Hg24 Hg1000.0040.002体形简单的高层建筑基础的平均沉降量(mm)200高耸结构基础的倾斜： Hg20 20 Hg50 200 Hg250 0.0080.0060.002高耸结构基础的沉降量： Hg100 100 Hg200 200

43、Hg2504003002004、地基根底设计等级及规定1地基根底设计等级1.4 地基根底的设计原那么设计等级建筑和地基类型甲级重要的工业与民用建筑；30层以上的高层建筑；体型复杂，层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物；大面积的多层地下建筑物(如地下车库、商场、运动场等)；对地基变形有特殊要求的建筑物；复杂地质条件下的坡上建筑物(包括高边坡)；对原有工程影响较大的新建建筑物； 场地和地基条件复杂的一般建筑物；位于复杂地质条件及软土地区的2层及2层以上地下室的基坑工程乙级除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的7层及7层以下民用建筑及一般工业建筑；次要的轻型建筑

44、物4、地基根底设计等级及规定2地基变形计算的规定 所有建筑物的地基计算都应满足承载力规定； 甲级、乙级地基必须进行变形计算； 丙级建筑物满足以下情况之一应作变形验算；地基承载力特征值130kPa，且体型复杂的建筑；根底及其附近有地面堆载或相邻根底荷载相差大；软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；相邻建筑物相距很近，可能发生倾斜时；地基内有厚度较大或厚薄不均匀的填土，自重固结尚未完成时。1.4 地基根底的设计原那么2地基变形计算的规定 丙级建筑物满足下表，可不作变形计算；1.4 地基根底的设计原那么地基主要受力情况地基承载力特征值fak（kPa）60fak8080fak100100fak130130

45、fak160160fak200200fak300各土层坡度（）5510101010建筑类型砌体承重结构、框架结构（层数）555667单层排架结构(6m柱距)单跨吊车额定起重量(t)510101515202030305050100厂房跨度（m）121824303030多跨吊车额定起重量(t)555101015152020303075厂房跨度（m）121824303030烟囱高度（m）30405075100水塔高度（m）1520303030容积（m3）50510010020020030030050050010002地基变形计算的规定对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等，以及建造在斜坡

46、上或边坡附近的建筑物和构筑物，还应验算其稳定性；基坑工程应进行稳定性验算。1.4 地基根底的设计原那么5、地基根底设计步骤 在一般情况下，进行根底设计时，要具备如下一些资料：建筑场地的地形图，由甲方提供；建筑场地的工程地质勘探资料，由甲方提供；建筑物的建筑平面、立面、剖面图，作用在根底上的荷载、设备根底及各种设备管道的布置和标高；施工单位的设备和技术力量。1.4 地基根底的设计原那么5、地基根底设计步骤 根据上述资料，按以下步骤进行根底设计：选择根底材料及构造形式；确定根底埋置深度；确定地基土的承载力设计值；按地基承载力设计值确定根底底面尺寸；需作地基变形计算的建筑物，进行地基变形验算；验算地

47、基的稳定性(建在斜坡上的建筑物)；确定根底剖面尺寸，对钢筋混凝土根底进行内力计算并进行配筋计算；绘施工图，编制施工说明。1.4 地基根底的设计原那么本章主要内容第一节 概述第二节 根底的类型第三节 根底埋置深度的选择第四节 地基根底的设计原那么第五节 地基承载力确实定第六节 根底底面尺寸确实定第七节 地基变形计算第八节 地基稳定性验算第九节 减少不均匀沉降危害的措施第一章 地基根底设计的根本原理正在讲解的内容1.5 地基承载力确实定1.5.1 地基承载力的定义地基承载力：是指地基土单位面积上所能承受的荷载，通常把地基土单位面积上所能承受的最大荷载称为极限荷载或极限承载力。1.5.2 地基破坏型

48、式及破坏过程 1冲剪破坏 2局部剪切破坏 3整体剪切破坏1.5 地基承载力确实定1冲剪破坏压密阶段sp局部剪切破坏型式的压力-沉降关系曲线0线性变形阶段1.5 地基承载力确实定1冲剪破坏压密阶段松软地基，埋深较大；荷载板几乎是垂直下切，两侧无土体隆起。1.5 地基承载力确实定2局部剪切破坏剪切阶段sp局部剪切破坏型式的压力-沉降关系曲线0压力和沉降关系曲线开始呈现非线性关系1.5 地基承载力确实定线性变形阶段2局部剪切破坏剪切阶段松软地基，埋深较大；曲线开始非线性，没有明显的骤降段。1.5 地基承载力确实定3整体剪切破坏破坏阶段整体剪切破坏型式的压力-沉降关系曲线线性变形阶段弹塑性变形阶段塑性

49、破坏阶段ps01.5 地基承载力确实定3整体剪切破坏破坏阶段土质坚实，根底埋深浅；曲线开始近直线，随后沉降陡增，两侧土体隆起。1.5 地基承载力确实定 确定地基承载力的方法1、原位测试确定地基承载力 按载荷试验确定 按旁压试验方法确定 按螺旋压板载荷试验确定2、按地基土的强度理论确定地基承载力3、经验方法去定地基承载力 间接原位测试方法 根据地基承载力表确定1.5 地基承载力的方法1.5.1.1 载荷试验确定地基承载力 地基承载力特征值确实定方法的说明1对于甲级地基根底必须做现场载荷试验以确定其地基承载力特征值；2 对土层不均，难以取得原状土样的杂填土、风化岩石等，也可采用载荷试验来确定地基承

50、载力特征值；1.5 地基承载力的方法1.5.1.1 载荷试验确定地基承载力 地基承载力特征值确实定方法的说明3 对于丙级地基根底可根据邻近建筑物的经验确定拟建建筑物的地基承载力特征值；4 此外，地基承载力特征值须进行修正。除岩石地基外，由于载荷板试验试验的尺寸及埋深通常小于实际根底的尺寸及埋深，都是针对根底宽度b 3m、埋置深度d0.5m时的情况，故应进行修正。1.5 地基承载力的方法地基承载力特征值的修正fafakbb(b3)dd(d0.5)fa 修正后的地基承载力特征值fak 地基承载力特征值，可由荷载试验或其它原位测试、经验值等方法确定b、d 分别为根底宽度和埋置深度的地基承载力修正系数

51、 b 根底底面宽度，当b3m时，按3m计算，大于6m按6m考虑b 基底以下土的重度，地下水位以下的取有效重度(kN/m3)1.5 地基承载力的方法按基底下土类查表取用。地基承载力特征值的修正fafakbb(b3)dd(d0.5)d 根底埋置深度m，一般自室外地面算起；d 根底底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取有效重度。当计算所得fa 1.1 fak时，可取fa 1.1 fak当不满足宽度修正条件：b3m时，可按 fa 1.1 fak直接确定fa。1.5 地基承载力的方法 地基承载力修正系数b、d 1.5 地基承载力的方法土 的 类 别bd淤泥和淤泥质土01.0人工填土e或IL大于等于0.

52、85的粘性土01.0红粘土含水比aW0.8含水比aW0.800.151.21.4大面积压实填土压实系数大于0.95，粘粒含量c10的粉土，最大干密度大于2.1t/m3的级配砂石001.52.0粉土粘粒含量c10的粉土粘粒含量c10的粉土0.30.51.52.0e及IL均小于0.85的粘性土粉沙、细纱（不包括很湿与饱和时的稍密状态）中砂、粗纱、砾砂和碎石土0.32.03.01.63.04.4 地基承载力修正系数b、d 不同的土类型具有不同的根底宽度和深度修正系数：对软弱土(如淤泥和淤泥质土、新近沉积的钻性土等)宽度不作修正，即b 0，而深度仅考虑埋深范围内土柱高度d0.5的单位压力的奉献，等于d

53、 (d0.5)，即d 1.0；砂类土的修止系数b 、 d都取得较大。1.5 地基承载力的方法例：柱根底底面尺寸lb3.6 3.2m2，埋置深度d2.2m，埋置范围内有两层土，持力层在粘土层上，该层的孔隙比e及液性指标IL为em0.599， ILm0.251，由试验数据fk340kNm2，求地基承载力特征值fa。 1.5 地基承载力的方法1.0m1.2m117kN/m3216kN/m3b3.2m粘土319kN/m3解：求深度、宽度修正系数由em0.5990.85， ILm0.2510.85，查表得b0.3，d1.6 1.5 地基承载力的方法土 的 类 别bd淤泥和淤泥质土01.0人工填土e或IL

54、大于等于0.85的粘性土01.0红粘土含水比aW0.8含水比aW0.800.151.21.4大面积压实填土压实系数大于0.95，粘粒含量c10的粉土，最大干密度大于2.1t/m3的级配砂石001.52.0粉土粘粒含量c10的粉土粘粒含量c10的粉土0.30.51.52.0e及IL均小于0.85的粘性土粉沙、细纱（不包括很湿与饱和时的稍密状态）中砂、粗纱、砾砂和碎石土0.32.03.01.63.04.4求重度b 、d基底以下土：b3 19kN/m3d基底以上土的加权平均重度1.5 地基承载力的方法1.0m1.2m117kN/m3216kN/m3b3.2m粘土319kN/m3求地基承载力特征值fa

55、，b3.2m，d2.2mfafakbb(b3)dd(d0.5)3400.319(3.23)1.616.45(2.2 0.5)386kN/m21.5 地基承载力的方法1.0m1.2m117kN/m3216kN/m3b3.2m粘土319kN/m31.5.1.2 按地基土强度理论确定地基承载力即：按抗剪强度指标确定地基承载力特征值：当偏心距e0.033b(为基底宽度)时，可根据土体的抗剪强度指标来求取地基承载力fa 由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值b 根底底面宽度，大于6m按6m取值。对于砂土，小于3m时，按3m考虑ck 基底下一倍基宽深度内土粘聚力标准值Mb、Md、Mc 承载力系数，查表求

56、得其它符号意义同前1.5 地基承载力的方法承载力系数Mb、 Md、 Mc1.5 地基承载力的方法土的内摩擦角标准值k（o）MbMdMc024681012.4000.030.060.100.140.180.23.5.801.001.121.251.391.551.731.94.10.843.143.323.513.713.934.174.42.11.73公式说明 适用条件中心荷载均布压力当偏心距较小，eb300.033b时， 1，此时，pmax1.2 fa 蜕化pfa ，表示不考虑荷载偏心使地基承载力降低的影响 k、 ck说明基底下一倍根底短边宽的深度内土的内摩擦角和凝聚力标准值k 、 ck由土

57、工试验统计确定，方法见?建筑地基根底设计标准GB500072002?1.5 地基承载力的方法例：根底宽度b1.5m，埋深d1.5m，粉土地基k为22o，ck1Nm2，试确定地基承载力特征值fa。1.5 地基承载力的方法1.0m0.5m117.8kN/m3b1.5m218.1kN/m31.0解：求承载力系数 由k 22o 表查得，Mb0.61、Md3.44、Mc6.041.5 地基承载力的方法土的内摩擦角标准值k（o）MbMdMc024681012.22.4000.030.060.100.140.180.23.0.61.5.801.001.121.251.391.551.731.94.3.44.

58、10.843.143.323.513.713.934.174.42.6.04.11.73土层重度基底在地下水位之下，其重度取有效重度，b(18.110)kNm38.1kNm3基底以上取平均重度1.5 地基承载力的方法1.0m0.5m117.8kN/m3b1.5m218.1kN/m31.0承载力特征值faMbbbMdddMcck0.618.11.53.4414.51.5 6.041.088.3kPa1.5 地基承载力的方法1.0m0.5m117.8kN/m3b1.5m218.1kN/m31.0本章主要内容第一节 概述第二节 根底的类型第三节 根底埋置深度的选择第四节 地基根底的设计原那么第五节

59、地基承载力确实定第六节 根底底面尺寸确实定第七节 地基变形计算第八节 地基稳定性验算第九节 减少不均匀沉降危害的措施第一章 地基根底设计的根本原理正在讲解的内容1.6 根底底面尺寸确实定1.6 根底底面尺寸确实定准备工作：确定根底类型、确定埋置深度。考虑因素：上部荷载、埋置深度、地基承载力特征值。满足要求：持力层以及下卧层要求、地基变形、整体稳定性。计算内容： 按持力层承载力确定底面积尺寸 软弱下卧层强度验算1.6 根底底面尺寸确实定1、按持力层承载力确定底面积尺寸 中心受压当根底的类型已选定及埋深确定之后，便可确定根底的底面积的平面尺寸；特点：基底以上竖向力合力作用与基底形心重合。1.6 根

60、底底面尺寸确实定pklbFkGkFk上部结构传至根底顶面的轴向压力(kN)Gk基底以上根底自重和土重b 弯矩作用方向基底边长l 与弯矩作用方向垂直的基底边长Abl，基底的面积平均重度，一般取20kN/m3 中心受压 承载力计算要求Al b， l、b 为未知，因此工程上常规定其比值，n l / b长边短边，一般n12，n由设计者按情况取值，此时A lbnb21.6 根底底面尺寸确实定方形截面n l / b 1条形截面，常取 l1m注意：均是标准值1、按持力层承载力确定底面积尺寸 偏心受压设荷载为如图1.6 根底底面尺寸确实定pmaxpminlbMkFk GkTk对于矩形Alb，Wl b2/6求解