工学基础工程课程-复习概要课件

岩土工程研究所Geotechnical

Institute河海大学岩土所基础工程地基模型岩土工程研究所GeotechnicalInstitut第5章沉井基础第4章桩基础第3章浅基础结构设计第1章地基模型及其参数的确定第2章浅基础设计基本原理目录第0章绪论课程的主要内容第5章沉井基础第4章桩基础第3章浅基础结构设计第建筑物上部结构基础地基基础上部结构地基建筑物三要素示意图不仅包括住宅楼、办公楼等，还包括桥梁、码头、水电站、高速公路等第1章绪论建筑物上部结构基础地基基础上部结构地基建筑物三要场地(site)场地是指工程群体所在地，在平面上大体相当于一个厂区、居民点或自然村的范围。同一类场地应具有相近的反应谱特征。地基地基是指建筑物范围内的那部分场地。

或承受建筑物荷载的地层成为地基。地基持力层，受建筑物影响最大的地基，下卧层基础基础是指直接与地基接触并向其传递荷载的建筑物的下部承重结构。基础的概念场地(site)地基基础基础的概念下卧层地基与基础的简化D埋深Dq=D均布荷载持力层（受力层）基础FG主要受力层功能不同相互影响共同作用地基下卧层地基与基础的简化D埋深Dq=D均布荷载持力层基础基础深基础：埋置深浅基础：埋置浅基础埋置在较好的土层需要借助特殊施工方法的基础特点：一般位于地下，具有隐蔽性；施工环境差，质量难控制，容易成为建筑中的薄弱环节。基础基础深基础：埋置深浅基础：埋置浅基础埋置在较好的土层需要按地质情况分按设计施工分地基地基不加处理就可以满足设计要求地基土基岩基地基天然地基人工地基浅基深基地基强度不满足或压缩性很大，需进行处理，经人工处理的地基特点：隐蔽性、离散性、低强度、变形复杂。出现问题较难纠正。按地质情况分按设计施工分地基地基不加处理就可以满足设计要求地基础工程的重要性地基和基础是建筑物的根基，统称为基础工程。基础工程一般占建筑物工程总造价的20％～30％。工期占总工期的25％～30％基础工程必须满足： 地基的强度条件； 地基的变形条件， 基础自身的强度问题。基础工程的重要性地基和基础是建筑物的根基，统称为基础工程。基二、地基基础的主要问题和典型实例基础工程中的问题主要可以分为5类：1.由于地基基础问题引起的上部结构倾斜，倒塌，墙体破坏等；

2.基础自身的破坏；

3.基础原因引起地基承载力不足发生整体滑动破坏或沉降量过大；

4.边坡丧失稳定性；

5.其它特殊不良地质条件引起的地基失效。二、地基基础的主要问题和典型实例基础工程中的问题主要可以分为基础工程事故常见原因分析因工程地质勘查中的错误而产生的事故因建筑物基础底面土压力过大超过地基承载力造成的事故--加拿大特斯康谷仓因地基中暗沟、古墓等旧构筑物影响造成的事故因建筑地基发生溶蚀与管涌造成的事故基础工程事故常见原因分析因工程地质勘查中的错误而产生的事故地基基础设计必须满足的基本条件

建筑物的建造使地基中原有的应力状态发生变化，所以地基基础的设计必须满足：

a.作用于地基的荷载不超过地基的承载能力（地基土的强度问题）；

b.控制基础沉降使之不超过允许值（地基土的变形问题）。地基基础设计必须满足的基本条件建筑物的建造使地基中原3、发展应用阶段1.真空预压法3.强夯法6.沙井预压法……2.重锤夯实法5.深层搅拌法4.振动水冲法地基处理方法无论是设计理论施工方法基础加固巨大发展3、发展应用阶段1.真空预压法3.强夯法6.沙井预压法3、发展应用阶段1.补偿式基础3.桩箱基础2.桩筏基础4.巨型钢筋混凝土浮运沉井基础……………基础设计方面基坑支护方面1.盾构、顶管3.深层搅拌水泥土挡墙2.地下连续墙4.锚杆支护……………3、发展应用阶段1.补偿式基础3.桩箱基础2.桩筏基础土力学古典土力学现代土力学一个原理两个理论一个模型三个理论四个分支(1923~1960)(1963~?)作为应用科学，基础工程又是一门年轻的学科。作为本学科理论基础的土力学的发展历史可以划分为古典土力学和现代土力学两个阶段。理论基础土力学古典土力学现代土力学一个原理两个理论一个模型三古典土力学一个原理两个理论有效应力原理饱和土固结原理土体极限平衡原理现代土力学一个模型三个理论四个分支非线性本构模型非饱和固结理论逐渐破坏理论液化破坏理论理论土力学实验土力学计算土力学应用土力学Roscoe提出剑桥模型1963古典土力学一个原理两个理论有效应力原理饱和土固结原理土体极限第一章地基模型及其参数的确定第一节概述外荷载工程中的问题：土体应力应变6个土地基模型描述地基土应力应变关系的数学表达式第一章地基模型及其参数的确定第一节概述外荷载工程中的问地基变形条件地基强度条件地基承载力沉降量、沉降差、倾斜不发生剪切、滑移地基破坏首先地基模型第一节概述地基变形条件沉降量、沉降差、倾斜首先地基模型第一节概述地基模型选择要根据建筑物荷载的大小、地基的性质、地基承载力大小合理选择所选用模型应尽可能准确的反映土体在受到外力作用时的主要力学性状，同时还要便于利用已有的数学方法和计算手段进行分析第一节概述地基模型选择第一节概述文克勒地基模型弹性半空间地基模型分层地基模型线性弹性地基模型线性弹性模型非线性弹性地基模型地基模型第一节概述文克勒地基模型线性弹性地基模型线性弹性模型地基模型第一节概1.文克勒地基模型假定：地基由许多独立的互不影响的弹簧组成，任一点的压力P与变形s成正比，而不影响其他点。

P＝ksk－－地基基床系数，单位变形需要的压力强度KN/m3S----p作用点位置上的地基变形文克勒1867年提出，计算简便。近似模型，地基越软，土的抗剪强度越低，越接近实际忽略了地基中的剪应力。地基基床系数可由载荷板实验、室内三轴试验、固结试验获得见表1-11.文克勒地基模型假定：地基由许多独立的互不影响的弹簧组成假定：地基视为均匀的、各向同性的弹性半空间体则据布西奈斯克(boussinesq)公式可求2.弹性半空间地基模型srQ当r趋于0时，s为无穷大，不符合实际情况假定：地基视为均匀的、各向同性的弹性半空间体2.弹性半空间2.弹性半空间地基模型均布荷载下矩形面积对荷载面积外的可按集中荷载计算，可满足精度，且计算简便该模型可扩散应力和变形但计算沉降较实测大差异原因：一般认为是地基压缩层厚度是有限的且地基是分层的，即使同一种土，变形模量随深度增加。2.弹性半空间地基模型均布荷载下矩形面积对荷载面积外的可按3.分层地基模型分层总和法1、土层是分层的，自重应力和附加应力沿深度变化。2、思路工程上计算地基的沉降时，在地基可能产生压缩的土层深度内，按土的特性和应力状态的变化将地基分为若干（n）层，假定每一分层土质均匀且应力沿厚度均匀分布，然后对每一分层分别计算其压缩量Si，最后将各分层的压缩量总和起来，即得地基表面的最终沉降量S，这种方法称为分层总和法。3.分层地基模型分层总和法1、土层是分层的，自重应力和附加3、计算深度的确定实际计算地基土的压缩量时，只须考虑某一深度范围内土层的压缩量，这一深度范围内的土层就称为“压缩层”。对于一般粘性土，当地基某深度的附加应力σz

与自重应力σs之比等于0.2时，该深度范围内的土层即为压缩层；对于软粘土，则以σz

/σs=0.1为标准确定压缩层的厚度。分层地基模型3、计算深度的确定分层地基模型3.分层地基模型优点：较好反应了地基土扩散应力变形的能力土层分层、非均质结果较符合实际缺点：未考虑土的非线性过大的地基反力将引起地基土的塑性变形3.分层地基模型优点：缺点：第六节地基模型选择一、考虑因素1.土的变形特征和应力水平2.土层的分布情况3.基础及上部结构刚度及其形成过程4.基础的埋深5.荷载的种类6.时效7.施工过程（开挖、回填、降水及施工速度）第六节地基模型选择一、考虑因素1.土的变形特征和应力水第六节地基模型选择文克勒模型无粘性土地基，局部受集中荷载，基础较柔软、刚度小。计算简便，与实际不符适于沙土、薄压缩层地基或塑性区开展较大的粘性土地基弹性半空间和分层地基模型粘性土地基。适于有一定刚度的基础，基底平均反力适中、地基土中应力水平不高、塑性区开展不大分层模型尤其适于明显呈层状分布，各层差异较大，基础埋置深度大的情况第六节地基模型选择文克勒模型无粘性土地基，局部受集中荷第六节地基模型选择二、选择原则实践验证；计算值与实测值比较力求简单，确保精度针对性，地基模型的地区经验性复杂问题，需要用不同模型进行比较非线性弹性地基模型适用较广第六节地基模型选择二、选择原则实践验证；计算值与实测值比第二章

浅基础设计基本原理建筑物上部结构基础地基基础上部结构地基建筑物三部分示意图第一节概述基础承上启下，受上部结构荷载及地基反力的作用地表以上的建筑结构地表以下的建筑结构用于支撑上部结构和基础荷载，并受这些荷载影响的土层称为地基第二章浅基础设计基本原理建筑物上部结构基础地基基基础的设计需考虑因素

1.选择基础的材料、基础结构形式；

2.选择基础的埋置深度；

3.确定地基承载力；

4.基础形状和布置，以及相邻基础、地下构筑物和地下管道的关系；

5.上部结构类型和使用要求及对不均匀沉降的敏感性；

6.施工期限、施工方法及所需的施工设备

7.地震区还需考虑抗震要求第一节概述基础的设计需考虑因素1.选择基础的材料、基础结构形

1.选择基础的材料、类型和平面布置；

2.选择基础的埋置深度；

3.确定地基承载力；

4.确定基础尺寸；

5.进行地基变形与稳定性验算；

6.进行基础结构设计；

7.绘制基础施工图，提出施工说明。

天然地基上浅基础的设计内容第一节概述1.选择基础的材料、类型和平面布置；天然地基上浅第二节浅基础的类型1按基础所用材料分

2按基础刚度分3按基础的结构形式分独立基础、条形基础、筏板基础箱型基础、壳型基础等浅基础的分类无筋扩展(刚性)基础扩展基础刚性柔性灰土基础、砖基础、毛石基础、混凝土基础、钢筋混凝土基础第二节浅基础的类型1按基础所用材料分浅基础的分类无第二节浅基础的类型按基础刚度分为刚性和柔性一、无筋扩展地基-刚性基础Rigidfoundation刚性基础系指由砖、块石、毛石、素混凝土、灰土和三合土等材料组成的墙下条形基础或柱下独立基础。Fbtb0h0优点：抗压能力强、施工方便缺点：抗拉、抗剪强度不高自重大，基础相对高度比较大第二节浅基础的类型按基础刚度分为刚性和柔性一、无筋扩展地基一、刚性基础RigidfoundationFbtb0h0地基承载力：基础底面积基础本身：通过外伸宽度和基础高度的比值验算保证抗拉和抗剪的要求适用：六层或六层以下民用建筑(三合土不宜超过4层）对荷载大，沉降敏感的建筑物、持力层土质差，不适宜一、刚性基础RigidfoundationFbtb0h0第三节基础的埋深下卧层持力层（受力层）FGD埋深埋深D：基底到天然地面的垂直距离。考虑到稳定性和动植物的影响，除岩基外，一般D>0.5m一、基础埋深基本概念合理的埋深关系到地基可靠性施工难易程度工期长短造价高低第三节基础的埋深下卧层持力层（受力层）FGD埋深考虑到稳定基础埋深确定的基本原则在满足承载力的条件下尽量浅埋。省工省时省料，但是有如下基本要求：

D大于50cm(岩石地基除外),表土扰动，植物，冻融，冲蚀基础顶距离表土大于10cm，保护基础桥要求在冲刷深度以下的埋深见表2-1D大于10cm一、基础埋深基本概念基础埋深确定的基本原则D大于10cm一、基础埋深基本概念二、影响埋深的因素1、建筑物的用途、类型及荷载的大小性质

用途：地下室，设备基础及地下管道（上下水，煤气电缆）结合建筑标高确定。基础构造高度，刚性的埋深要大些。对地下室,要求:

承载力 变形补偿基础高层建筑埋深还应满足稳定要求承受较大水平荷载时，埋深应满足抗滑要求F二、影响埋深的因素1、建筑物的用途、类型及荷载的大小性质二、影响埋深的因素1、建筑物的用途类型及荷载的大小性质高层建筑稳定性要求：D>1/15H建筑总高，地震区D还要满足抗拔（输电塔），抗滑的要求对于持力层倾斜或建筑使用上的要求，基础可以作成台阶形，台阶高宽比一般1：2桥墩基础，基础顶面应位于最低水位以下，并应考虑河床冲刷，埋深要求在冲刷深度以下管道一般高于基底，并在基础上预留孔洞以便穿越。二、影响埋深的因素1、建筑物的用途类型及荷载的大小性质高层2、工程地质及地质水文条件A、合理选择地基的持力层下卧层持力层（受力层）FGD埋深地基的持力层：土层情况可分为软土、岩石、好土（承载力较大）软土为不良持力层，但表面有2～3m硬壳层，六层以下民居可充分利用根据工程地质条件选择合适的土层作为基础的持力层是确定基础埋深的重要因素我国沿海软土多为沉积土分层性，压缩性高力学指标相差很大将基础埋植在下层较好的土层之中。易于风化软岩，开挖后立即铺筑垫层，防风化。2、工程地质及地质水文条件A、合理选择地基的持力层下卧层持力2、工程地质及地质水文条件B、埋深应注意地下水的深度尽量埋在地下水位以上，若必须在地下水位以下，应考虑基坑排水，支护，地下水的侵蚀性应控制开挖深度C、持力层下的承压水u静水压力rwhhz1承压水层z2隔水层对宽基坑，控制基坑开挖的深度，使得承压含水层顶部的静水压力与坑底部总覆盖压力之比小于0.72、工程地质及地质水文条件B、埋深应注意地下水的深度尽量埋在若必须新建D>旧建筑D则：新旧相邻建筑物有一定距离，具体与荷载大小，基础形式、土质条件而定，一般要求：L/H=1~2否则要求支护，并且要严格限制支护的水平位移分段施工、支撑加固、板桩、水泥土搅拌桩挡墙、地下连续墙等LH3、相邻建筑物基础埋深的影响一般新建D<旧建筑D若必须新建D>旧建筑DLH3、相邻建筑物基础埋深的影响一般A、冻结的危害4、地基土冻胀或融陷的影响地面隆起(不均匀)，土体膨胀，使基础上抬，或使墙体开裂，门窗不能开启解冻时，土体松软，融陷，强度降低，沉降B、地基冻胀分类影响冻胀的因素：土粒大小，含水量，地下水补给冻土季节性冻土多年冻土(3年或持续3年以上)冻胀率冻结后体积增大率A、冻结的危害4、地基土冻胀或融陷的影响地面隆起(不均匀)，（1）土的条件一般是细颗粒土。砂土等粗粒土的毛细高度小，发生冰冻时体积膨胀，孔隙水排走，骨架不变，冻胀不大。粘性土的冻胀比粉砂严重。太细的土，水分供应不及时，冻胀也不明显。细粒土的冻胀性与含水量有关。（2）温度条件低于冻结温度（3）水力条件：含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重4、地基土冻胀或融陷的影响地基冻胀分类不冻胀，弱冻胀，冻胀，强冻胀，特强冻胀冻胀的条件按土的类别，含水量，地下水距冻结面最小距离，平均冻胀率分为（1）土的条件一般是细颗粒土。4、地基土冻胀或融陷的影Z0标准冻深－多年（不少于10年）实测最大冻结深度的平均。北京1.0m，哈尔滨2.0m，满洲里2.5mC、冻胀土基础埋深4、地基土冻胀或融陷的影响Z0标准冻深－多年（不少于10年）实测最大冻结深度的平均。4、地基土冻胀或融陷的影响C、冻胀土基础埋深Zd

设计冻深；hmax残留冻土层厚度ZdZ0dmin室内地面hmax4、地基土冻胀或融陷的影响C、冻胀土基础埋深Zd设计冻深；防冻胀措施：1.地下水位以上的基础，基础侧面回填非冻胀土，中砂、粗砂等地下水位以下，采用桩基等2.宜选地势高，地下水位低的场地，对低洼处，室外地坪高出自然地面300～500mm3.防水浸入建筑地基。

4、强或特强冻胀地基，基础设圈梁、基础梁，增强整体性。5、基础联系梁或桩基承台下有冻土，可在梁或承台下留孔隙，防止拱裂。6、室外台阶，散水等与主体结构断开。7、跨年施工，入冬前对地基采取相应的防护措施。4、地基土冻胀或融陷的影响防冻胀措施：4、地基土冻胀或融陷的影响5、补偿基础建筑物的沉降与建筑物基底附加压力成正比P0基底附加压力，r0埋深内土重度的加权平均增加d可以使基底附加压力减小全补偿：P0＝0部分补偿：P0>0一般需进行深基坑开挖，用于地下室箱基或筏基为了减小沉降，除了采用必要的地基处理、桩基础等措施外，选用补偿基础也是一种有效手段5、补偿基础建筑物的沉降与建筑物基底附加压力成正比P0基底附第四节地基承载力的确定和验算地基土在同时满足强度和变形两个条件时，单位面积上所能承受的最大荷载的能力。地基承载力基本概念荷载板试验规范规定的公式经验方法千斤顶荷载板第四节地基承载力的确定和验算地基土在同时满足强度和变形两个地基基础的功能、设计原则能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用；正常使用时具有良好的工作性能；在正常维护情况下具有足够的耐久性；在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性。基础底面尺寸：根据外荷载与地基承载力进行确定。对于轴心荷载：可假定基础底面形状为正方形；对于偏心荷载：可假定为长方形，并根据偏心距给出长边与短边的合适比例。地基基础的功能、设计原则能承受在正常施工和正常使用时可能出现概念题：1·

下面哪一种措施可以提高地基承载力并减少沉降？A加大基础埋深，并加作一层地下室B加大基础宽度，同时荷载也按比例增加C建筑物建成以后，大量抽取地下水D建筑物建成以后，在室外填高地坪高程概念题：1·下面哪一种措施可以提高地基承载力并减少沉降？概念题：2·下面哪种情况，不能提高地基的极限承载力?A加大基础宽度B增加基础埋深C降低地下水位D

增加基础材料的强度概念题：2·下面哪种情况，不能提高地基的极限承载力?概念题3·

下面哪种情况下计算使用基底净压力pe?A持力层承载力验算B

基础沉降计算C

软弱下卧层的附加应力计算D

扩展基础的冲切计算概念题3·下面哪种情况下计算使用基底净压力pe?第3章浅基础结构设计第一节概述地基承载力地基沉降计算基础强度验算确定基础底面尺寸满足地基变形条件拉压剪力下不破坏浅基础除受来自上部结构的荷载作用，还受地基反力作用，截面内力是两种荷载的共同作用。浅基础承上启下第3章浅基础结构设计第一节概述地基承载力确定基础底面尺根据建造材料不同，结构设计内容不同砖、石、素混凝土---无筋扩展地基钢筋混凝土-----------扩展地基抗压高，拉剪弱控制基础高宽比，主要承受压应力，并保证基础内产生的拉应力和剪应力不超过材料强度设计值。截面抗拉、抗剪强度较高，基础的形状布置比较灵活，截面验算内容主要包括基础底面尺寸、截面高度和界面配筋等。基底面积：根据地基承载力和对沉降及不均匀沉降的要求确定基础高度：有混凝土的抗剪切条件确定基础受力钢筋配筋量：由基础验算截面的抗弯能力确定根据建造材料不同，结构设计内容不同砖、石、素混凝土---抗压(1)在确定基础底面尺寸或计算基础沉降时，考虑设计地面以下基础及其上覆土重力的作用；(2)截面设计（基础高度，基础截面配筋)应采用不计基础与上覆土的重力的地基净反力地基土压力或地基反力在用于不同的计算目的时其取值有所区别第一节概述(1)在确定基础底面尺寸或计算基础沉降时，考虑设计地面以下地常规设计法把上部结构与地基基础分离开来进行计算，即视上部结构底端为固定支座或固定铰支座，不考虑荷载作用下各墙柱端部的相对位移，并按此进行内力分析。第一节概述常规设计法把上部结构与地基基础分离开来进行计算，第一节概述第二节无筋扩展基础一、设计原则满足地基承载力要求----主要承受压应力，基础内产生的拉应力和剪应力都不超过材料强度设计值。具体设计中通过对基础的外伸宽度与基础高度比值验算来实现基础宽度满足地基承载力的要求。Fh无筋扩展地基通常由砖、块石、毛石、素混凝土、三合土和灰土材料建造第二节无筋扩展基础一、设计原则满足地基承载力要求----主第三节墙下条形基础一、墙下条形基础的设计原则一般按平面应变问题处理，长度取1米设计内容地基承载力抗剪（冲切验算）抗弯验算确定b×l确定h确定配筋地基承载力、沉降验算要考虑基础及其上土的重量截面设计不计基础上覆土重力作用时的地基净反力第三节墙下条形基础一、墙下条形基础的设计原则一般按平面应变第四节柱下独立基础设计内容地基承载力抗剪（冲切验算）纵横向抗弯验算确定b×l确定h确定底板纵横向配筋第四节柱下独立基础设计内容地基承载力确定b×l第四节柱下独立基础基础破坏形式2121纯剪斜压冲切弯曲第四节柱下独立基础基础破坏形式2121纯剪斜压冲切弯曲第五节柱下条形基础柱下条形基础在其纵、横方向均产生弯曲变形，故在这两个方向的截面内均存在剪力和弯矩。柱下条形基础的横向剪力和弯矩通常可考虑由翼板的抗剪切、抗弯能力承担，内力计算与墙下条形基础相同。柱下条形基础纵向的剪力和弯矩一般由基础梁承担，基础梁的纵向内力通常可采用简化法(直线分布法)或弹性地基梁计算。一、柱下条形基础的受力特点第五节柱下条形基础柱下条形基础在其纵、横方向均产生弯曲变形2、对不均匀沉降或振动敏感的地基，为加强整体性，将独立基础连成条基1、单柱荷载较大，地基承载力不是很大，单独基础所需底面积较大，基础间净距很小，为方便施工，将净距取消，即为柱下条形基础适用范围2、对不均匀沉降或振动敏感的地基，为加强整体性，将独立基础连第五节柱下条形基础二、基础梁纵向内力计算1、直线分布法1)静定分析法按照基底反力的直线分布假设和整体静力平衡条件求出基底净反力，并将其与柱荷载一起作用于基础梁上，然后按照一般静定梁的内力分析方法计算各截面的弯矩和剪力适用于上部为柔性结构，且基础本身刚度较大的条基。不考虑基础与上部结构相互作用，弯矩一般较大地基持力层土质比较均匀，上部结构刚度较大，各柱距相差不大(<20%),荷载分布较均匀，且基础梁高H>l/6柱距的情况下，地基反力可假定为直线分布。静定分析法倒梁法第五节柱下条形基础二、基础梁纵向内力计算1、直线分布法1)计算条形基础梁内力的常用方法以柱脚为条形基础的固定铰支座，将基础梁视作倒置的多跨连续梁，以地基净反力及柱脚处的弯矩当做基础梁的荷载，用弯矩分配法或弯矩系数法来计算其内力A视为多跨连续梁，柱脚为固定铰支座，基底净反力和柱脚弯距为基础梁上荷载B弯距分配法，求内力R1Ri-1RiRi+1q=bpj2)倒梁法（连续梁法）计算条形基础梁内力的常用方法以柱脚为条形基础的固定铰支座，将二、基础梁纵向内力计算2)倒梁法（连续梁法）计算条形基础梁内力的常用方法C求出支座反力Ri，一般与柱子Pi不等，计算不平衡力将其均匀布置于相邻两跨各1/3跨度内边跨中间跨R1Ri-1RiRi+1Δq1Δqi-1ΔqiΔqi+1二、基础梁纵向内力计算2)倒梁法（连续梁法）C求出支座反力2)倒梁法D弯距分配法求内力、支座反力，计算不平衡力，直至小于计算容许最小值（一般不超过荷载的20%），并将结果叠加，即为最终结果该方法适于上部结构刚度不是很大，各柱沉降差不大的情况R1Ri-1RiRi+1Δq1Δqi-1ΔqiΔqi+12)倒梁法D弯距分配法求内力、支座反力，计算不平衡力，直至2弹性地基梁法当上部结构刚度不大，荷载分布不均，且条基梁高小于l/6时，地基反力不按直线分布，可按弹性地基梁计算基床系数法；半无限弹性体法地基模型用文克勒模型，求解地基梁挠曲线微分方程，求梁内力。地基沉降与基础梁挠曲线变形相协调。2弹性地基梁法当上部结构刚度不大，荷载分布不均，且条基梁高1)长梁解视梁端挠度为0A受集中力P的作用设集中力作用点为坐标原点则从而得通解变为由对称性可知，荷载和地基反力对称于原点，梁也对称于原点，故x＝0,时有Pox1)长梁解视梁端挠度为0A受集中力P的作用从而得通解变为1)长梁解得从而通解为在o点右侧处把梁切开，则右半边剪力为地基总反力的一半，其值为P0/2，指向下方，即：由此得1)长梁解得从而通解为在o点右侧处把梁切开，则右半边剪力为1)长梁解得对w求一阶、二阶、三阶导数得转角、弯距和剪力系数通过表3-5，表3-6来求P781)长梁解得对w求一阶、二阶、三阶导数得转角、弯距和剪力系1)长梁解B受集中力偶M0的作用设集中力偶作用点为坐标原点则同样可得通解变为在M0作用下，地基反力关于原点反对称，故x＝0,时有，w＝0，于是C3＝0上式变为M0ox1)长梁解B受集中力偶M0的作用同样可得通解变为在M0作1)长梁解在o点右侧处把梁切开，则右半部该截面上的弯矩为外力弯矩的一半，其值为M0/2，即：由此得B受集中力偶M0的作用1)长梁解在o点右侧处把梁切开，则右半部该截面上的弯矩为外1)长梁解得对w求一阶、二阶、三阶导数得转角、弯距和剪力对梁左半部分，可利用对称关系求得系数通过表3-5，表3-6来求P781)长梁解得对w求一阶、二阶、三阶导数得转角、弯距和剪力对1)长梁解1)长梁解2)半长梁解一端有限，一端无限：梁端作用有力设集中力作用点为坐标原点则从而得结果可查表3-5，P78X＝0时，M＝M0,Q＝－P0,可以推导得出P0M0ox2)半长梁解一端有限，一端无限：梁端作用有力设集中力作用点3)有限长梁解荷载作用对梁端的影响不可忽略原梁在A、B截面无内力，要使无限长梁II的AB段与原梁等价，可以在A、B处加虚拟荷载Pa、Ma,Pb、Mb

并使其产生的内力与N、M作用下产生的内力在A、B处刚好抵消.可利用长梁解和叠加原理来求解则将梁I延长为无限长梁II，则有荷载N、M引起的A、B处的弯距剪力为Ma,Mb、Qa、QbNMNMABPAMAPBMB3)有限长梁解荷载作用对梁端的影响不可忽略原梁在A、B截面3)有限长梁解有前述可以列出如下方程NMNMABPAMAPBMB解该方程组，可得Pa、Ma,Pb、Mb，3-25式

A点弯矩A点剪力B点弯矩B点剪力3)有限长梁解有前述可以列出如下方程NMNMABPAMAP3)有限长梁解由此具体计算步骤如下i）将梁I延长为无限长梁II，计算梁端A、B处的弯距剪力为Ma,Mb、Qa、QbNMNMABPAMAPBMBii）按式3-25计算梁端附加荷载Pa、Ma,Pb、Mbiii）按叠加原理计算在已知荷载N、M和虚拟荷载Pa、Ma,Pb、Mb

作用下，梁II在AB间各点的内力，即为有限长梁I的解3)有限长梁解由此具体计算步骤如下i）将梁I延长为无限长梁第四章桩基础Pilefoundation第四章桩基础4.1概述桩基础沉井沉箱地下连续墙等h1<2m基底在好土h1=2m~4m高楼好土,低楼软土h1>4m桩基或处理软土好土h11、深基础如果建筑场地浅层的土质不能满足建筑物对地基承载力和变形要求，不适宜采用地基处理时，就要考虑采用下部坚实土层或岩层作为持力层------深基础方案常见深基4.1概述桩基础h1<2m基底在好土软土好土h11、4.1概述2、桩基础由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。承台把桩连接并承受上部荷载，通过桩传到地基中去桩垂直或斜埋置于土中的受力杆件，横截面尺寸比长度小的多，作用是将上部结构的荷载传递给土层或岩层，称为基桩据承台位置：低桩承台桩：地面(或冲刷线)以下高桩承台桩：地面(或冲刷线)以上4.1概述2、桩基础桩垂直或斜埋置于土中的受力杆件，横截(五)按荷载传递方式（1）竖直荷载：端承桩（嵌岩桩）、摩擦桩、端承摩擦桩、摩擦端承桩Q=Qp+QsTipresistance,Skinfriction端承桩主要由桩端承受极限荷载,桩不长,桩端土坚硬摩擦桩主要由桩侧壁与土的摩擦力承受极限荷载,桩长,深(五)按荷载传递方式（1）竖直荷载：端承桩（嵌岩桩）、摩擦（六）按施工方法施工方法—沉桩方法1预制桩Prefabricatedpile

挤土桩借助于专用机械设备将预先制作好的具有一定形状、刚度与构造的桩杆打入、压入或振入土中的桩型。2现场灌注桩Castinplace

挤土桩非挤土桩（六）按施工方法施工方法—沉桩方法2现场灌注桩Cast第三节竖向荷载作用下的桩基础一、单桩的荷载传递规律

1.单桩的荷载传递过程加荷于桩顶，桩身压缩，桩侧受土的向上摩阻力。传递至桩周土，桩身荷载和压缩变形随深度递减。荷载增加，桩身压缩量增大，桩下部的摩阻力随之逐步调动起来，产生桩端阻力。桩端土层压缩加大桩土相对位移，从而使桩身摩阻力进一步发挥出来。当桩身摩阻力达极限，继续加荷，荷载增量将全部由桩端阻力承担。桩端持力层大量压缩并塑性变形，直至桩端阻力达到极限，位移迅速增大至破坏。此时，桩达到其极限承载力。第三节竖向荷载作用下的桩基础一、单桩的荷载传递规律12.桩侧阻力、桩端阻力的荷载传递函数桩侧和桩端阻力是桩土相对位移的某种函数，称为荷载传递函数与土层性质、埋深、桩径等有关，主特征参数：极限摩阻力qsu

极限位移su

(1)桩端阻力与对应的桩端极限位移粘性土中约为桩底直径的25％d

砂性土中约为8％～10％d，对钻孔桩更大（受孔底虚土、沉渣压缩影响）2.桩侧阻力、桩端阻力的荷载传递函数桩侧和桩端阻力是桩土相2.桩侧阻力、桩端阻力的荷载传递函数(2)桩侧极限摩阻力qsu与桩侧极限位移su粘性土中4～6mm

砂性土中6～10mm(大直径钻孔灌注桩，如孔壁凹凸形，达20mm以上，甚至40mm，如孔壁平直光滑，只有3~4mm。)3.桩侧、桩端阻力的荷载分担比与桩的分类分担比，与土性有关，还与桩土相对刚度、长径比l/d有关。桩土相对刚度越大，长径比l/d越小，桩端传递的荷载就越大。2.桩侧阻力、桩端阻力的荷载传递函数(2)桩侧极限摩阻力q3.桩侧、桩端阻力的荷载分担比与桩的分类按分担比分：摩擦桩和端承桩及亚类(1)摩擦型桩在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩侧阻力承受。据桩侧阻力大小，摩擦型桩分为摩擦桩和端承摩擦桩两类。摩擦桩：桩端无较硬土，或桩端土虽较硬但桩l/d很大，传到桩端的轴力很小，绝大部分由桩侧阻力承受。端承摩擦桩：桩l/d不很大，桩端为较硬土，由桩侧阻和桩端阻共同承担，但桩侧阻占大部分。这类桩所占比例很大。3.桩侧、桩端阻力的荷载分担比与桩的分类按分担比分：摩擦桩3.桩侧、桩端阻力的荷载分担比与桩的分类(2)端承型桩桩顶荷载全部或主要由桩端阻承受，桩侧阻较小，或可忽略不计的桩。摩擦端承桩：桩端为中密砂土、碎石类土或中、微化岩层，桩顶极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，而主要由桩端阻力承受。端承桩：l/d小于10，桩身穿越软弱土层，桩端设在密砂、碎石土、微风化岩层中，桩顶荷载绝大部分由桩端阻承受，桩侧阻很小可忽略不计。3.桩侧、桩端阻力的荷载分担比与桩的分类(2)端承型桩图3单桩的Q-s理想化曲线图3单桩的Q-s理想化曲线(c)桩侧土完全塑性阶段

相当于2～3段(直线)，新增荷载全部由桩端承担，直至持力层破坏()。

图3的Q-s曲线是假定均质地基、传递函数为理想弹塑性基础上得到的，因此是理想化曲线。实际桩Q-s曲线要复杂一些。(b)桩侧土弹塑性阶段

相当于1～2段(曲线)，当桩顶侧摩阻力达极限时(相当于1点)，桩侧进入塑性状态，随荷载增大，桩侧土塑性范围由浅到深发展，直至均达到塑性状态(2点)。(c)桩侧土完全塑性阶段(b)桩侧土弹塑性阶段4.单桩的破坏模式

摩擦型桩端承型桩2-3段近似直线，陡降，2点现明显拐点，刺入破坏端阻占比大，2点不现明显拐点，破坏需较大位移，曲线呈缓变型。若桩身缺陷破坏，也可能现陡降型4.单桩的破坏模式摩擦型桩端承型桩2-3段近似直线，陡降2.试验方法每级增量取1/10~1/15极限荷载，第一级加倍。每级加载后，按5、10、15、30、60分钟间隔测读沉降。当沉降不超过0.1mm/h，并连续出现两次，可加下一级荷载。破坏荷载逐级加载符合下列条件之一时，可终止加载。

(1)桩沉降量为前一级荷载作用下沉降量的5倍

(2)桩沉降量为前一级荷载作用下沉降量的2倍，且24小时尚未达到相对稳定；

(3)桩顶加载达到设计规定的最大加载量；

(4)已达锚桩最大抗拔力或压重平台最大重量。

(5)荷载沉降曲线呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量60-80mm，特殊情况80mm以上。2.试验方法每级增量取1/10~1/15极限荷载，第一级卸载，每级按加载量2倍控制，15、30、60、90分钟测读回弹量，后下一级卸载。全卸后，隔3～4小时再测回弹量一次。在桩身某些截面（如土层分界面）主筋上埋设钢筋应力计，可测得截面应变，进而得截面的轴力、位移，根据公式算出两个截面之间的平均摩阻力。卸载2.试验方法卸载，每级按加载量2倍控制，15、30、60、90分钟测读回3.试验成果与承载力确定测试结果绘Q－s、s－lgt曲线，桩顶荷载与沉降关系；沉降与时间关系缓变型Q－s曲线：取s＝40～60mm对应的荷载作为单桩极限承载力陡降型Q－s曲线：发生明显陡降s－lgt曲线：尾部明显向下弯曲

前一级荷载值即为单桩极限承载力大直径桩可取s＝0.03～0.06D细长桩取s＝60~80mm。对应荷载3.试验成果与承载力确定测试结果绘Q－s、按统计方法求单桩极限承载力。单桩竖向极限承载力特征值Ra为

Ra

＝Quk/2试桩数量不宜小于总桩数的1％，且不小于3根。试验工程桩时，加载到1.5～2倍承载力设计值，工程桩可继续使用。试验间歇时间：由于单桩承载力时间效应，试桩时间应距沉桩时间有尽可能长的休止期，否则试验得到的单桩承载力明显偏小。各地的地方规范有具体规定。一般成桩后28天4、试验间歇时间按统计方法求单桩极限承载力。试桩数量不宜小于总桩数的1％，且四、群桩承载力确定由于承台、桩、土相互影响和共同作用，群桩中任一根桩的工作性状都不同于孤立的单桩，群桩承载力不等于各桩之和，群桩沉降也明显地超过单桩，即是群桩效应。

（一）群桩效应的基本概念群桩效应用群桩效率系数η和沉降比ζ表示。四、群桩承载力确定由于承台、桩、土相互影响和共同作用，群桩中四、群桩承载力确定群桩效率系数η是指群桩竖向极限承载力Pu与群桩中所有桩的单桩竖向极限承载力Qu总和之比，即η=Pu/(nQu)，n为群桩中的桩数。

（一）群桩效应的基本概念沉降比ζ是指在每根桩承担相同荷载条件下，群桩沉降量sn与单桩沉降量s之比，即ζ=sn/s。群桩效率系数η越小、沉降比ζ越大，表示群桩效应越强，也就意味着群桩承载力越低、沉降越大。四、群桩承载力确定群桩效率系数η是指群桩竖向极限承载力Pu与η和ζ主要取决于桩距和桩数，其次与土质和土层构造、桩径、桩的类型及排列方式等因素有关。

端承桩群桩，承台分配的荷载，其大部或全部由桩身直接传递到桩端。通过承台土反力、桩侧摩阻力传递到土层中的应力较小，桩群中各桩之间，承台、桩、土之间的相互影响较小，其工作性状与独立单桩相近。（一）群桩效应的基本概念因而端承型群桩的承载力可近似取为各单桩承载力之和，即群桩效率η、沉降比ζ可近似取为1。η和ζ主要取决于桩距和桩数，其次与土质和土层构造、桩径、桩的

摩擦桩群桩，桩顶荷载主要通过桩侧摩阻力传布到桩周和桩端土层中，在桩端平面处将产生应力重叠。承台土的反力也传递到承台以下一定范围内的土层中，从而使桩侧阻力和桩端阻力受到干扰。一般情况而言，在常规桩距(3~4d)下，粘性土中的群桩，随桩数增加，群桩效率系数明显下降，且η<1，同时沉降比迅速增大，ζ从2增大到10以上；砂土挤土桩群，有可能η>1；而沉降比则除了端承桩ζ=1外，均为ζ>1。（一）群桩效应的基本概念摩擦桩群桩，桩顶荷载主要通过桩侧摩阻力传布到1.负摩阻力产生的原因负摩阻力使桩侧土部分重力传递给桩，变成施加在桩上的外荷载，桩承载力相对降低，桩基沉降加大，这在桩基设计中应予以注意。五、桩的负摩阻力和抗拔承载力（一）负摩阻力产生的机理

当桩周土体因某种原因发生下沉，其沉降速率大于桩的下沉，桩侧土相对于桩作向下位移，使土对桩产生向下作用的摩阻力，称其为负摩阻力(图4-16b)。1.负摩阻力产生的原因负摩阻力使桩侧土部分重力传递给桩，变负摩阻力产生原因有：

(1)桩基附近地面大面堆载，引起地面沉降，产生负摩阻力。如大面积堆放重物的车间、仓库建筑桩基础。（一）负摩阻力产生的机理

(5)因黄土湿陷、冻土融化产生地面下沉。(4)打桩，桩周土产生超空隙水压力，停止后桩周土的再固结作用引起下沉；(3)桩穿过欠固结土层（如填土）进入硬持力层，自重固结下沉；(2)土层中抽取地下水或其他原因，因自重固结下沉负摩阻力产生原因有：（一）负摩阻力产生的机理(5)因黄土第四节.水平荷载作用下的桩基础一、单桩水平静载荷试验

是确定单桩水平水平承载力最可靠的方法一）试验装置加荷系统：水平加荷千斤顶位移观测系统：百分表，电感位移计二）试验方法1、单向多循环加卸载法模拟风浪、地震力、制动力、波浪冲击力及机器干扰力第四节.水平荷载作用下的桩基础一、单桩水平静载荷试验一）每级取1/10~1/15极限荷载，加载，按4分钟测读水平位移，后卸载至0,停2min读残余位移，5次循环后加下一级荷载。逐级加载终止加载：桩身折断或水平位移达到30-40mm（软土取40mm）。2、慢速连续加载法类似竖向静载荷试验第四节.水平荷载作用下的桩基础每级1/10~1/15极限荷载，加载后，按5、10、15、30、60分钟间隔测读s。s不超过0.1mm/h，加下一级至终止条件。卸载30min一级2倍加载量卸，并测s每级取1/10~1/15极限荷载，加载，按4分钟测读水平位移3、单向单循环恒速水平加载法快速法第四节.水平荷载作用下的桩基础每20分钟加一级，按0、5、10、15分钟间隔测s。二）试验成果1、可绘水平力-时间-位移曲线（H0－t－x0)2、可绘H0－x0线、H0-Δx0/ΔH0线（水平力－位移梯度线）3、单向单循环恒速水平加载法第四节.水平荷载作用下的桩基础第四节.水平荷载作用下的桩基础四）确定单桩水平承载力1、单桩水平临界荷载Hcr2、单桩水平极限荷载Hu第一转折点第二转折点HcrHuΔx0/ΔH0突变点前一级明显陡降前一级HcrHux0桩身材料破坏或产生结构所能承受最大变形前的最大荷载桩断面受拉区混凝土退出工作前所受最大荷载，通常取单桩水平临界荷载为单桩水平承载力设计值循环荷载试验曲线突变前一级荷载连续荷载试验第一直线对应荷载第四节.水平荷载作用下的桩基础四）确定单桩水平承载力1、单1、刚性桩四）弹性桩与刚性桩桩较短，相对刚度较大，远大于土层刚度时，桩身挠曲变形不明显，如图刚体一样绕桩轴某点转动，破坏：桩侧土强度不够失稳2、弹性桩桩较长，相对刚度较小，土层有足够大的抗力，桩身挠曲变形，成波状曲线，随入土深度逐渐减小破坏：在弯距较大处断裂或发生较大侧向位移桩的变形系数桩的入土深度1、刚性桩四）弹性桩与刚性桩桩较短，相对刚度较大，远大于土层第五节桩基础设计1、桩类型的选择2、桩基几何尺寸确定3、桩数确定及平面布置4、桩身结构强度验算5、承台设计和计算6、桩身结构设计桩基础设计内容第五节桩基础设计1、桩类型的选择桩基础设计内容预制桩的吊点位置和弯矩图预制桩在施工中最不利的受力工况，主要出现在调运和锤击沉桩的时候，吊运过程按照两支点起吊和运输(l

≤18m)，一支点法吊立。四、桩身结构强度验算2、预制桩施工过程中桩身结构计算预制桩的吊点位置和弯矩图预制桩在施工中最不利的受力工况，主要四、桩身结构强度验算2、预制桩施工过程中桩身结构计算1)吊立k-吊运中可能受到冲击振动的动力系数，一般取1.5;达70%混凝土强度才能起吊，达100％才能运输。2)锤击应力波传递，在压应力和拉应力共同作用下，应进行动力计算；计算分析和工程实践表明：预应力混凝土桩的主筋常取决于锤击拉应力。四、桩身结构强度验算2、预制桩施工过程中桩身结构计算k-吊运第五章沉井基础及地下连续墙第五章沉井基础及地下连续墙第五章沉井基础及地下连续墙第五章沉井基础及地下连续墙沉井的概念:

是井筒状的结构物。它是以井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其它结构物的基础。沉井的优点：埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载；沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡土围堰结构物，施工工艺并不复杂。沉井施工时对邻近建筑物尤其是软土中地下建筑物的基础影响小。5-1概述第五章沉井基础及地下连续墙沉井的概念:5-1概述二、沉井基础的构造(一)沉井的轮廓尺寸

沉井的平面形状：

决定于墩(台)底部的形状。对矩形或圆端形墩，可采用相应形状的沉井，当墩的长宽比较为接近时，可采用方形或圆形沉井。沉井顶面尺寸为墩(台)身底部尺寸加襟边宽度。5-2沉井的类型和构造第五章沉井基础及地下连续墙沉井的入土深度：根据上部结构、水文地质条件及各土层的承载力等确定。二、沉井基础的构造(一)沉井的轮廓尺寸沉井的平面形状：(二)沉井的一般构造

一般沉井构造上主要由井壁、刃脚、隔墙、井孔、凹槽、射水管、封底和盖板等组成。5-2沉井的类型和构造第五章沉井基础及地下连续墙图5-5

沉井构造图(二)沉井的一般构造一般沉井构造上主要由井壁、刃五、沉井下沉过程中遇到的问题及处理

1.偏斜偏斜原因：土岛表面松软，河底土质软硬不匀；井壁与刃脚中线不重合；抽垫方法欠妥，回填不及时；除土不均匀对称；刃脚遇障碍物顶住而未及时发现；排土堆放不合理，或单侧受水流冲击淘空等导致沉井承受不对称外力作用。发生倾斜的纠正方法：在沉井高的一侧集中挖土，在低的一侧回填砂石；在沉井高的一侧加重物或用高压射水冲松土层；在沉井顶面施加水平力扶正。

5-3沉井的施工第五章沉井基础及地下连续墙五、沉井下沉过程中遇到的问题及处理1.偏斜5-3沉井的施2.沉井下沉困难原因：开挖面深度不够，正面阻力大；偏斜或刃脚下遇到障碍物、坚硬岩层和土层；井壁摩阻力大于沉井自重；井壁无减阻措施或泥浆套、空气幕等减阻构件遭到破坏。解决下沉困难的措施主要是增加压重和减少井壁摩阻力,增加压重的方法：提前接筑下节沉井；在井顶加压砂袋、钢轨等重物；不排水下沉时，可井内抽水。5-3沉井的施工第五章沉井基础及地下连续墙2.沉井下沉困难5-3沉井的施工减小井壁摩阻力的方法：

5-3沉井的施工第五章沉井基础及地下连续墙井壁内埋设高压射水管组，射水辅助下沉；利用泥浆套或空气幕辅助下沉；增大开挖范围和深度；必要时还可采用0.10.2kg炸药起爆助沉。减小井壁摩阻力的方法：5-3沉井的施工3.突沉

原因：井壁摩阻力较小，当刃脚下土被挖除时，沉井支承削弱；排水过多；挖土太深；出现塑流。防止突沉的措施：控制均匀挖土，减小刃脚处挖土深度；在设计时可采用增大刃脚踏面宽度或增设底梁的措施提高刃脚阻力。5-3沉井的施工第五章沉井基础及地下连续墙3.突沉5-3沉井的施工4.流砂原因：土中动水压力的水头梯度大于临界值。防止流砂的措施：排水下沉时发生流砂，可采取向井内灌水；不排水除土下沉时，减小水头梯度；采用井点，或深井和深井泵降水。

5-3沉井的施工第五章沉井基础及地下连续墙4.流砂5-3沉井的施工岩土工程研究所Geotechnical

Institute河海大学岩土所基础工程地基模型岩土工程研究所GeotechnicalInstitut第5章沉井基础第4章桩基础第3章浅基础结构设计第1章地基模型及其参数的确定第2章浅基础设计基本原理目录第0章绪论课程的主要内容第5章沉井基础第4章桩基础第3章浅基础结构设计第建筑物上部结构基础地基基础上部结构地基建筑物三要素示意图不仅包括住宅楼、办公楼等，还包括桥梁、码头、水电站、高速公路等第1章绪论建筑物上部结构基础地基基础上部结构地基建筑物三要场地(site)场地是指工程群体所在地，在平面上大体相当于一个厂区、居民点或自然村的范围。同一类场地应具有相近的反应谱特征。地基地基是指建筑物范围内的那部分场地。

或承受建筑物荷载的地层成为地基。地基持力层，受建筑物影响最大的地基，下卧层基础基础是指直接与地基接触并向其传递荷载的建筑物的下部承重结构。基础的概念场地(site)地基基础基础的概念下卧层地基与基础的简化D埋深Dq=D均布荷载持力层（受力层）基础FG主要受力层功能不同相互影响共同作用地基下卧层地基与基础的简化D埋深Dq=D均布荷载持力层基础基础深基础：埋置深浅基础：埋置浅基础埋置在较好的土层需要借助特殊施工方法的基础特点：一般位于地下，具有隐蔽性；施工环境差，质量难控制，容易成为建筑中的薄弱环节。基础基础深基础：埋置深浅基础：埋置浅基础埋置在较好的土层需要按地质情况分按设计施工分地基地基不加处理就可以满足设计要求地基土基岩基地基天然地基人工地基浅基深基地基强度不满足或压缩性很大，需进行处理，经人工处理的地基特点：隐蔽性、离散性、低强度、变形复杂。出现问题较难纠正。按地质情况分按设计施工分地基地基不加处理就可以满足设计要求地基础工程的重要性地基和基础是建筑物的根基，统称为基础工程。基础工程一般占建筑物工程总造价的20％～30％。工期占总工期的25％～30％基础工程必须满足： 地基的强度条件； 地基的变形条件， 基础自身的强度问题。基础工程的重要性地基和基础是建筑物的根基，统称为基础工程。基二、地基基础的主要问题和典型实例基础工程中的问题主要可以分为5类：1.由于地基基础问题引起的上部结构倾斜，倒塌，墙体破坏等；

2.基础自身的破坏；

3.基础原因引起地基承载力不足发生整体滑动破坏或沉降量过大；

4.边坡丧失稳定性；

5.其它特殊不良地质条件引起的地基失效。二、地基基础的主要问题和典型实例基础工程中的问题主要可以分为基础工程事故常见原因分析因工程地质勘查中的错误而产生的事故因建筑物基础底面土压力过大超过地基承载力造成的事故--加拿大特斯康谷仓因地基中暗沟、古墓等旧构筑物影响造成的事故因建筑地基发生溶蚀与管涌造成的事故基础工程事故常见原因分析因工程地质勘查中的错误而产生的事故地基基础设计必须满足的基本条件

建筑物的建造使地基中原有的应力状态发生变化，所以地基基础的设计必须满足：

a.作用于地基的荷载不超过地基的承载能力（地基土的强度问题）；

b.控制基础沉降使之不超过允许值（地基土的变形问题）。地基基础设计必须满足的基本条件建筑物的建造使地基中原3、发展应用阶段1.真空预压法3.强夯法6.沙井预压法……2.重锤夯实法5.深层搅拌法4.振动水冲法地基处理方法无论是设计理论施工方法基础加固巨大发展3、发展应用阶段1.真空预压法3.强夯法6.沙井预压法3、发展应用阶段1.补偿式基础3.桩箱基础2.桩筏基础4.巨型钢筋混凝土浮运沉井基础……………基础设计方面基坑支护方面1.盾构、顶管3.深层搅拌水泥土挡墙2.地下连续墙4.锚杆支护……………3、发展应用阶段1.补偿式基础3.桩箱基础2.桩筏基础土力学古典土力学现代土力学一个原理两个理论一个模型三个理论四个分支(1923~1960)(1963~?)作为应用科学，基础工程又是一门年轻的学科。作为本学科理论基础的土力学的发展历史可以划分为古典土力学和现代土力学两个阶段。理论基础土力学古典土力学现代土力学一个原理两个理论一个模型三古典土力学一个原理两个理论有效应力原理饱和土固结原理土体极限平衡原理现代土力学一个模型三个理论四个分支非线性本构模型非饱和固结理论逐渐破坏理论液化破坏理论理论土力学实验土力学计算土力学应用土力学Roscoe提出剑桥模型1963古典土力学一个原理两个理论有效应力原理饱和土固结原理土体极限第一章地基模型及其参数的确定第一节概述外荷载工程中的问题：土体应力应变6个土地基模型描述地基土应力应变关系的数学表达式第一章地基模型及其参数的确定第一节概述外荷载工程中的问地基变形条件地基强度条件地基承载力沉降量、沉降差、倾斜不发生剪切、滑移地基破坏首先地基模型第一节概述地基变形条件沉降量、沉降差、倾斜首先地基模型第一节概述地基模型选择要根据建筑物荷载的大小、地基的性质、地基承载力大小合理选择所选用模型应尽可能准确的反映土体在受到外力作用时的主要力学性状，同时还要便于利用已有的数学方法和计算手段进行分析第一节概述地基模型选择第一节概述文克勒地基模型弹性半空间地基模型分层地基模型线性弹性地基模型线性弹性模型非线性弹性地基模型地基模型第一节概述文克勒地基模型线性弹性地基模型线性弹性模型地基模型第一节概1.文克勒地基模型假定：地基由许多独立的互不影响的弹簧组成，任一点的压力P与变形s成正比，而不影响其他点。

P＝ksk－－地基基床系数，单位变形需要的压力强度KN/m3S----p作用点位置上的地基变形文克勒1867年提出，计算简便。近似模型，地基越软，土的抗剪强度越低，越接近实际忽略了地基中的剪应力。地基基床系数可由载荷板实验、室内三轴试验、固结试验获得见表1-11.文克勒地基模型假定：地基由许多独立的互不影响的弹簧组成假定：地基视为均匀的、各向同性的弹性半空间体则据布西奈斯克(boussinesq)公式可求2.弹性半空间地基模型srQ当r趋于0时，s为无穷大，不符合实际情况假定：地基视为均匀的、各向同性的弹性半空间体2.弹性半空间2.弹性半空间地基模型均布荷载下矩形面积对荷载面积外的可按集中荷载计算，可满足精度，且计算简便该模型可扩散应力和变形但计算沉降较实测大差异原因：一般认为是地基压缩层厚度是有限的且地基是分层的，即使同一种土，变形模量随深度增加。2.弹性半空间地基模型均布荷载下矩形面积对荷载面积外的可按3.分层地基模型分层总和法1、土层是分层的，自重应力和附加应力沿深度变化。2、思路工程上计算地基的沉降时，在地基可能产生压缩的土层深度内，按土的特性和应力状态的变化将地基分为若干（n）层，假定每一分层土质均匀且应力沿厚度均匀分布，然后对每一分层分别计算其压缩量Si，最后将各分层的压缩量总和起来，即得地基表面的最终沉降量S，这种方法称为分层总和法。3.分层地基模型分层总和法1、土层是分层的，自重应力和附加3、计算深度的确定实际计算地基土的压缩量时，只须考虑某一深度范围内土层的压缩量，这一深度范围内的土层就称为“压缩层”。对于一般粘性土，当地基某深度的附加应力σz

与自重应力σs之比等于0.2时，该深度范围内的土层即为压缩层；对于软粘土，则以σz

/σs=0.1为标准确定压缩层的厚度。分层地基模型3、计算深度的确定分层地基模型3.分层地基模型优点：较好反应了地基土扩散应力变形的能力土层分层、非均质结果较符合实际缺点：未考虑土的非线性过大的地基反力将引起地基土的塑性变形3.分层地基模型优点：缺点：第六节地基模型选择一、考虑因素1.土的变形特征和应力水平2.土层的分布情况3.基础及上部结构刚度及其形成过程4.基础的埋深5.荷载的种类6.时效7.施工过程（开挖、回填、降水及施工速度）第六节地基模型选择一、考虑因素1.土的变形特征和应力水第六节地基模型选择文克勒模型无粘性土地基，局部受集中荷载，基础较柔软、刚度小。计算简便，与实际不符适于沙土、薄压缩层地基或塑性区开展较大的粘性土地基弹性半空间和分层地基模型粘性土地基。适于有一定刚度的基础，基底平均反力适中、地基土中应力水平不高、塑性区开展不大分层模型尤其适于明显呈层状分布，各层差异较大，基础埋置深度大的情况第六节地基模型选择文克勒模型无粘性土地基，局部受集中荷第六节地基模型选择二、选择原则实践验证；计算值与实测值比较力求简单，确保精度针对性，地基模型的地区经验性复杂问题，需要用不同模型进行比较非线性弹性地基模型适用较广第六节地基模型选择二、选择原则实践验证；计算值与实测值比第二章

浅基础设计基本原理建筑物上部结构基础地基基础上部结构地基建筑物三部分示意图第一节概述基础承上启下，受上部结构荷载及地基反力的作用地表以上的建筑结构地表以下的建筑结构用于支撑上部结构和基础荷载，并受这些荷载影响的土层称为地基第二章浅基础设计基本原理建筑物上部结构基础地基基基础的设计需考虑因素

1.选择基础的材料、基础结构形式；

2.选择基础的埋置深度；

3.确定地基承载力；

4.基础形状和布置，以及相邻基础、地下构筑物和地下管道的关系；

5.上部结构类型和使用要求及对不均匀沉降的敏感性；

6.施工期限、施工方法及所需的施工设备

7.地震区还需考虑抗震要求第一节概述基础的设计需考虑因素1.选择基础的材料、基础结构形

1.选择基础的材料、类型和平面布置；

2.选择基础的埋置深度；

3.确定地基承载力；

4.确定基础尺寸；

5.进行地基变形与稳定性验算；

6.进行基础结构设计；

7.绘制基础施工图，提出施工说明。

天然地基上浅基础的设计内容第一节概述1.选择基础的材料、类型和平面布置；天然地基上浅第二节浅基础的类型1按基础所用材料分

2按基础刚度分3按基础的结构形式分独立基础、条形基础、筏板基础箱型基础、壳型基础等浅基础的分类无筋扩展(刚性)基础扩展基础刚性柔性灰土基础、砖基础、毛石基础、混凝土基础、钢筋混凝土基础第二节浅基础的类型1按基础所用材料分浅基础的分类无第二节浅基础的类型按基础刚度分为刚性和柔性一、无筋扩展地基-刚性基础Rigidfoundation刚性基础系指由砖、块石、毛石、素混凝土、灰土和三合土等材料组成的墙下条形基础或柱下独立基础。Fbtb0h0优点：抗压能力强、施工方便缺点：抗拉、抗剪强度不高自重大，基础相对高度比较大第二节浅基础的类型按基础刚度分为刚性和柔性一、无筋扩展地基一、刚性基础RigidfoundationFbtb0h0地基承载力：基础底面积基础本身：通过外伸宽度和基础高度的比值验算保证抗拉和抗剪的要求适用：六层或六层以下民用建筑(三合土不宜超过4层）对荷载大，沉降敏感的建筑物、持力层土质差，不适宜一、刚性基础RigidfoundationFbtb0h0第三节基础的埋深下卧层持力层（受力层）FGD埋深埋深D：基底到天然地面的垂直距离。考虑到稳定性和动植物的影响，除岩基外，一般D>0.5m一、基础埋深基本概念合理的埋深关系到地基可靠性施工难易程度工期长短造价高低第三节基础的埋深下卧层持力层（受力层）FGD埋深考虑到稳定基础埋深确定的基本原则在满足承载力的条件下尽量浅埋。省工省时省料，但是有如下基本要求：

D大于50cm(岩石地基除外),表土扰动，植物，冻融，冲蚀基础顶距离表土大于10cm，保护基础桥要求在冲刷深度以下的埋深见表2-1D大于10cm一、基础埋深基本概念基础埋深确定的基本原则D大于10cm一、基础埋深基本概念二、影响埋深的因素1