土木-地基基础复习

浅基础设计总复习1地基：建筑物的全部荷载都由它下面的地层来承担，受建筑物影响的那部分地层称为地基。就是支撑基础的土体或岩体。2基础：建筑物向地基传递荷载的下部结构称为基础。3基础工程：基础工程就是研究下部结构与岩土相互作用共同承担上部结构所产生各种变形与稳定问题。就是解决岩土地层中建筑工程的技术问题。4基础设计必须满足以下基本要求强度要求：通过基础而作用在地基上的荷载不能超过地基的承载力，保证地基不因地基土中的剪应力超过地基土的强度而破坏，并有足够安全储备。变形要求：保证基础沉降或其他特征变形不超过允许变形值，保证上部结构不因变形过大而受损或影响正常使用。上部结构其它要求：强度、刚度、耐久性要求。5浅基础的结构类型及适用范围无筋扩展基础钢筋混凝土扩展基础6基础埋置深度选择基础埋置深度：指基础底面至室外地面（设计地面）的距离。建筑用途，工程地质水文地质，冻涨性，环境。1）建筑物用途，有无地下室，设备基础和地下设施，基础型式和构造，不宜小于0.5m；2）高层建筑应满足承载力变形，稳定性，抗滑要求。筏基、箱基不宜小于建筑高度的1/15，桩筏或桩箱基础不宜小于建筑高度的1/18—1/20；3）作用在地基上荷载大小和性质1）持力层：直接承受基础的土层，其下的各土层称为下卧层。2）地基受力层：条基底面下深度3b，独基下1.5b，且厚度不小于5m范围（沉降计算深度）。为满足承载力和变形要求，基础应埋在良好的土层上，在受力层内有下卧层时，下卧层承载力变形也应满足要求。3）良好土层：(对小型建筑)粘土坚硬，硬塑，可塑状态粘土层砂土中密（15<N<30）密实（N>30）状态，碎石土及低、中压缩性土；4）软弱土层，压缩系数高，软塑、流塑粘土，松散状态砂土，未处理填土，高压缩性土层；5）基础埋深确定原则a.自上而下都是良好土层，埋深由其它条件和最小埋深确定。b.自上而下都是软弱土层，不满足承载力变形要求，则应采用连续基础、人工地基或深基础。小型a.c.上为软弱土层，下部为良好土层。持力层选择取决于上部软弱土层厚度。〈2m就选下部良好土层为持力层，较厚时按b处理。d.上部为良好土层，下部为软弱土层。对低层建筑宜选上层为持力层尽量浅埋、加大基底到软弱层距离，应力扩散，需验算下弱层承载力。e.当地基持力层倾斜时，同一建筑基础可以采用不同埋深，由深到浅过渡。6）基坑，坑底土的总覆盖压力大于承压含水层顶部静水压力土不被承压水冲破（即流土）γh>γw

·hw

7）冻胀现象：由细粒土组成，冻结前含水率较高。冻结其地下水位低于冻结深度1.5~2.0m，冻深处土成为冰晶体，未冻结深度区自由水和结合水会不断地向冻结区迁移、聚集，使晶体扩大，土发生膨胀、隆起。导致建筑物开裂。8）融陷：土层解冻，含水量增加，土体处于饱和软化状态，承载力降低，建筑下陷，称融陷。导致建筑物开裂。9）可冻胀土中最小埋深。

dmin=Zd

–hmax

Zd=Z0

Ψzs

Ψzw

Ψze(设计冻深)

Z0—标准冻深

hmax-允许残留冻土层厚度

Ψzs—土类别对冻深影响系数

Ψzw—土的冻胀性对冻深影响系数

ΨZe—环境对冻深影响系数10）防止冻害的措施基础完工上部结构未施工防护桩基承台下及基础梁下防护地下水以上基础侧面防护山区建筑旁设截水沟室外雨篷散水等与主体分开11）场地环境条件7设计原则规定1）对地基计算要求，基础设计分三个等级：甲、乙、丙符合下列相应规定：

a.所有基础均应满足承载力计算规定；

b.甲、乙级基础均应按地基变形设计；

c.表2－2所列丙级可不做变形验算，但属下列情况之一，仍作变形验算；

d.对高层、高耸、挡土墙尚验算稳定性；

e.基坑工程验算稳定；

f.地下水较浅时进行抗浮验算。8关于荷载取值规定1）按地基承载力确定基础底面积、埋深时，按正常使用极限状态下荷载效应标准组合。抗力采用特征值2）计算地基变形时传至基础上荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应准永久组合。不计入风、地震作用。限值为地基变形允许值。3）计算挡土墙土压力、基础桩承台高度内力时，按承载力极限状态下基本组合。地基土工程特性指标的代表值应分别为标准值、平均值、特征值。抗剪取标准值、压缩取平均值、荷载特征值。

9地基承载力特征值：在保证地基稳定的条件下，使建筑物的沉降量不超过允许值的地基承载力称为地基承载力特征值。以fa表示。

fa=pu/K允许沉降的Sa的函数按原位测试锤击数确定（地质报告）当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时按载荷试验和其他原为测试确定的承载力特征值应按下公式修正按地基持力层承载力计算基底尺寸Pk≤fa

Pk=（Fk+Gk）/AA=Fk/(fa-rGd+rwhw)载荷试验法加载分8级，最大加载量不应小于设计荷载的2倍。在连续2小时内每小时沉降量当小与0.1mm,在加下一级荷载。pS当出现下列情况之一时，即可终止加载1）承压板周围土明显挤出；2）沉降急骤增大，荷载沉降曲线出现陡峭段；3）某一级荷载下，24小时内沉降速度不能达到稳定。其对应的前一级荷载定为极限荷载。根据载荷试验成果p-s曲线确定地基承载力特征值分二种情况。A对密实砂土、硬塑粘土等低压缩性土，由强度安全控制，按规范规定以直线段末点，把对应的压力p1（比例界限荷载）作为承载力特征值。对于呈脆性破坏的土，pl与pu很近，pu∠2pl时，取pu/2作为特征值。b.对松砂、填土、可塑粘土，由允许沉降量控制。当压板面积为0.25--0.5平方米时，规范规定可取沉降s=(0.01--0.015)b所对应的荷载作为承载力特征值。此值不大于最大加载量的一半。

同一层土要有三个以上试验点，当极差不超过平均值30%时取平均值为fak。软弱下卧层承载力验算10无筋扩展基础

A=Fk/(fa-rGd+rwhw)11墙下钢筋混凝土条形基础设计1）基础高度由受剪承载力确定：

h0≥V/0.7ftV=Pjb12）基础底板配筋12柱下砼独立基础设计基础高度确定底板配筋

#独立基础抗弯破坏将底板分成四快。

１矩形独立基础底板的配筋不足时，将发生弯曲破坏。将基础底面分成四块；２矩形独立基础截面高度不够时，将发生冲切破坏。３无筋扩展基础结构设计时通过控制材料强度等级和台阶高宽比来确定基础截面尺寸，不需要进行内力分析和强度计算。４钢筋混凝土墙下条基高度按钢筋混凝土抗剪计算求得．13#柱下条形基础适用条件适用条件地基软弱，承载力较低，荷载较大，地基压缩不均匀时。荷载分布不均匀，有可能有不均匀沉降时。上部为敏感性建筑13柱下条基1）计算柱荷载合力作用点位置：对柱1中心取矩2）确定基础长度，使基底形心与荷载重心重。3）按地基土承载力确定基础底面宽度。荷载采用标准组合14减小不均匀沉降措施建筑措施体型应简单；控制长高比；设沉降缝；相邻建筑基础有一定净距。施工措施先重后轻程序；注意堆载，降水对临近建筑影响；保护坑坑土体。结构措施减轻自重；设圈梁；设地梁；减小或调整基底附加压力；地下室调整基底尺寸采用欠敏感结构形式施工措施先重后轻程序；注意堆载，降水对临近建筑影响；保护坑坑土体。15地基基础相互作用条件1）静力平衡外荷载和基底反力作用下满足2）变形协调挠度=沉降量1简化计算方法基础刚度大时1）静定分析法：上部结构刚度很小时采用静定分析法，先按直线分布假定求出基底净反力，柱荷载作用在梁上。按静力平衡求出任一点M,V，上部结构均为柔性，梁产生整体弯曲的结果偏大。2）倒梁法：假定上部结构为绝对刚性。柱为条基铰支座。按倒置的连续梁计算。地基均匀，上部结构刚度好，h>1/6L，基底按直线分布。2弹性地基梁法16柱下交叉条形基础1、组成：纵横两个方向柱下条基组成的一种空间结构，柱位于交叉节点处。2、作用：可以进一步扩大基础底面，利用巨大的空间刚度以调整不均匀沉降。3、适用于：软弱地基上框架结构，构造同柱下条形基础。4、计算方法：将基础作为二方向连续梁来对待，把交叉结点处柱荷载分到纵横两方向梁上，按两方向柱下条基计算。满足两个条件a静力平衡条件b变形协调条件

17筏形基础简化计算法

桩基础设计1深基础：埋深较大，以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础,采用特殊的结构形式、特殊的施工方法完成的基础。。作用：把所承受的荷载相对集中地传到深部土层。深基类型：桩基础，地下连续墙，沉井2、桩：是设置于土中的竖直或倾斜的柱型基础构件。3、承台：将各桩联成一整体，把上部结构传来的荷载转换、调整分配于各桩，由桩传到深部较坚硬的、压缩性小的土层或岩层。4、桩基：桩与连接桩顶和承接上部结构的承台组成的深基础，简称桩基。5、单桩基础：采用一根桩，以承受上部结构(柱)荷载的基础。6、群桩基础：由2根以上桩组成的基础。7、基桩：群桩中的单桩。8、复合桩基：由桩和承台底地基共同承担荷载的桩基。9桩的传力10摩擦型桩(端承摩擦桩)

：是指桩顶竖向荷载由桩侧阻力与桩端阻力共同承受，但侧阻力分担荷载较多的桩。一般摩擦型桩的桩端持力层多为较坚实的粘性土、粉土和砂类土，且桩的长径比很大。摩擦桩11端承型桩(摩擦端承桩)

：荷载由侧阻力和端阻力共同承担，端阻力大，持力层以中砂土、碎石土、风化岩。

L/d<10入岩深hr≤0.5d为端承桩。12挤土桩:打入时将桩位大量土排挤开,因土层震动土结构遭破坏，土性质有变化。部分挤土桩:土原状结构和工程性质变化不大,

非挤土桩.#下列桩成桩方式属哪类桩?(钻孔桩开口钢管预制桩沉管灌注桩)13影响荷载传递的因素1）桩端土与桩周土的刚度比Eb/Es

Eb/Es愈小，桩身轴力沿深度衰减愈快，即传递到桩端荷载愈小。对于中长柱，当Eb/Es=1（即均匀土层）时，桩侧摩阻力接近于均匀分布、几乎承担了全部荷载，桩端阻力仅占荷载的5%左右，即属于摩擦桩；当Eb/Es增大到100时，桩身轴力上段随深度减小，下段近乎沿深度不变，即桩侧摩阻力上段可得到发挥，下段则因桩土相对位移很小而无法发挥出来，桩端阻力分担了60%以上荷载，即属于端承型桩；Eb/Es再继续增大，对桩端阻力分担荷载比的影响不大。2）桩土刚度比Ep/EsEp/Es愈大，传到桩端荷载愈大，但当Ep/Es超过1000后，对桩端阻力分担荷载比的影响不大。而对于Ep/Es≦10的中长桩，其桩端阻力分担荷载近于零。说明对于砂桩、碎石桩、灰土桩等低刚度桩组成的基础，应按复合地基工作原理进行设计。3）桩端扩底直径与桩身直径之比D/dD/d愈大，桩端阻力分担的荷载比愈大。对于均匀土层中的中长桩，当D/d=3时，桩端阻力分担的荷载比将由等直径桩（D/d=1）的约5%增至35%。实际端土层好时，做成扩底，否则增侧阻力作成串状。4）桩的长径比L/d随L/d增大，传递到桩端的荷载减小，桩身下部侧阻力的发挥降低。在均土层中的长柱，其桩端阻力分担的荷载比趋于零。长径比大的桩多为摩擦桩.

扩大桩端直径来提高承载力是徒劳无益的。14单桩竖向承载力的确定15桩负摩擦力1、负摩阻力：当桩侧土体因某种原因而下沉，且其下沉量大于桩的沉降时，土对桩产生的向下作用的摩阻力，称为负摩阻力。2、产生条件：土下沉量大于桩沉降量时。减小负摩擦阻力的工程措施1)预制桩

有下沉土层存在时，在此土层处桩段，涂软沥青来减小负摩阻力。2)灌柱桩对穿过欠固结土层桩段，插入比钻孔直径小50~100mm预制桩段用高稠度膨润土泥浆填充桩段外。对于作业成孔灌柱桩，在沉降土层范围先铺双层塑料薄膜，在浇砼可自由活动。16竖向荷载下的群桩效应群桩效应：群桩基础中的一根桩单独受荷时的承载力和沉降性状，往往与相同地质条件和设置方法的同样独立单桩有显著差别，这种现象称为群桩效应。群桩效应参数：来衡量群桩基础中各根单桩平均承载力比独立单桩降低（η<1）,提高（η>1）的幅度。端承型基础中各根单桩的工作性状与单桩相近，群桩基础承载力等于各根单桩承载力之和，群桩效应系数η=1。#磨擦型桩沉降大于独立单桩。群桩效率系数可能小于1．#桩距是影响摩擦型群桩基础的主要因素。摩擦型群桩承台贴地引起的群桩效应（A）桩侧阻力有削弱；（B）桩端阻力有增强；（C）对基土侧移的阻挡。17柱下桩基独立承台计算1、受弯计算a）柱下多桩矩形承台的配筋不足情况下将产生弯曲破坏，其破坏特征呈梁式破坏。

所谓梁式破坏，指挠曲裂缝在平行于柱边两个方向交替出现，承台在两个方向交替呈梁式承担荷载，最大弯矩产生在平行于柱边两个方向的屈服线处.弯矩计算受剪切计算18不考虑桩间土的压缩变形对沉降的影响，采用单向压缩分层总和法计算。

【例】某场地土层情况（自上而下）为：第一层杂填土，厚度1.0m；第二层为淤泥，软塑状态，厚度6.5m，qsa＝6kPa；第三层为粉质黏土，厚度较大，qsa＝40kPa；

qpa＝1800kPa。现需设计一框架内柱（截面为300mm×450mm）的预制桩基础。柱底在地面处的荷载为：竖向力Fk＝1850kN,弯矩Mk＝135kN·m，水平力Hk＝75kN，初选预制桩截面为350mm×350mm。试设计该桩基础。【解】（1）确定单桩竖向承载力特征值设承台埋深1.0m，桩端进入粉质黏土层4.0m，则Ra＝qpa

Ap＋up＝1800×0.35×0.35＋4×0.35×（6×6.5＋40×4）＝499.1kN结合当地经验，取Ra＝500kN。（2）初选桩的根数和承台尺寸n＞⒊7根，暂取4根。取桩距s=3bp=3×0.35=1.05m，承台边长：1.05+2×0.35=1.75m。桩的布置和承台平面尺寸如图所示。暂取承台厚度h＝0.8m，桩顶嵌入承台50mm，钢筋网直接放在桩顶上，承台底设Cl0混凝土垫层，则承台有效高度h0＝h－0.05=0.8－0.05＝0.75m。采用C20混凝土，HRB335级钢筋。（3）桩顶竖向力计算及承载力验算

4）计算桩顶竖向力设计值扣除承台和其上填土自重后的桩顶竖向力设计值为：（5）承台受冲切承载力验算

1）柱边冲切

2）角桩冲切（6）承台受剪切承载力计算（7）承台受弯承载力计算

(8)配筋示意图软弱土地基处理一、

软弱土地基概述1、软弱土：是指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土。由软弱土组成的地基称为软弱土地基。2、软弱土地基工程特性：1）含水量高，孔隙比较大。（改善其强度与变形特性，首先应考虑降低软土的含水量。）2）抗剪强度很低。（加速软土层的固结速率是改善软土强度特性的一项有效途径。）3）压缩性较高。4）渗透性很小。（各项异性，水平向大）5）具有明显的结构性、流变形。二、

软弱土地基处理方法编号分类处理方法原理及作用适用范围1碾压及夯实重锤夯实，机械碾压，振动压实，强夯利用压实原理，通过机械碾压夯击，把表层地基土压实；强夯则利用强大的夯击能，在地基中产生强烈的冲击波和动应