基础工程答疑.pptx

基础工程的内容基础工程的内容设设 计计基基 础础地地 基基施施 工工监监 测测承载力承载力稳定性稳定性变变 形形基础内力基础内力断面计算断面计算基础形式基础形式埋置深度面积埋置深度面积解决地基基础问题的合理途径：解决地基基础问题的合理途径：勘察勘察室内、原位试验室内、原位试验设计设计理论、经验理论、经验施工施工监测监测判别安全度判别安全度评价设计的合理程度，信息化施工评价设计的合理程度，信息化施工考试题型：考试题型：填空题填空题 10分；分；选择选择 20分；分；简答题简答题 40分；分；计算题计算题 30分。分。浅基础浅基础连续基础连续基础桩基础桩基础地基处理地基处理动力机器基础与地基基础抗震动力机器基础与地基基础抗震浅基础2.1.1 浅基础设计内容浅基础设计内容主要内容：主要内容：1.选择基础方案（确定材料、类型，进行基础平面布置）；选择基础方案（确定材料、类型，进行基础平面布置）；2.确定地基持力层和基础埋置深度；确定地基持力层和基础埋置深度；3.确定地基承载力；确定地基承载力；4.确定基础的底面尺寸，必要时进行地基变形与稳定性验算；确定基础的底面尺寸，必要时进行地基变形与稳定性验算；5.进行基础结构设计（内力分析、截面计算、构造要求）；进行基础结构设计（内力分析、截面计算、构造要求）；6.绘制基础施工图，提出施工说明。绘制基础施工图，提出施工说明。方案比较方案比较按结构型式分按结构型式分：扩展基础、联合基础、柱下条形基础、柱下交：扩展基础、联合基础、柱下条形基础、柱下交叉条形基础、筏形基础、箱形基础、壳体基础等。叉条形基础、筏形基础、箱形基础、壳体基础等。浅基础类型浅基础类型按材料分按材料分：无筋基础（：无筋基础（刚性基础刚性基础）、钢筋混凝土基础。）、钢筋混凝土基础。扩展基础 将上部结构传来的荷载，通过向侧边扩展成一定底面积，使作用在基底的压应力等于或小于地基土的允许承载力，而基础内部的应力应同时满足材料本身的强度要求，这种起到压力扩散作用的基础称为扩展基础。（建筑地基基础设计规范 GB50007-2002）若地基受力层范围内存在有承载力低于持力层的土层，称为软弱下卧层软弱下卧层基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择p.16埋深：一般指基础底面至天然地面的距离。埋深：一般指基础底面至天然地面的距离。持力层的选择。持力层的选择。软弱下卧层软弱下卧层的选择。的选择。浅基础的地基承载力浅基础的地基承载力地基承载力概念地基承载力概念 地基承载力是指地基承受荷载的能力。地基承载力是指地基承受荷载的能力。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 的地基承载力称为的地基承载力称为地基承载力特征值地基承载力特征值 fa。地基变形按其特征可分为四种：地基变形按其特征可分为四种：沉降量沉降量独立基础中心点的沉降值或整幢建筑物基础的平均独立基础中心点的沉降值或整幢建筑物基础的平均 沉降值；沉降值；沉降差沉降差相邻两个柱基的沉降量之差；相邻两个柱基的沉降量之差；倾斜倾斜基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；局部倾斜局部倾斜砌体承重结构沿纵向砌体承重结构沿纵向6 610m10m内基础两点的沉降差内基础两点的沉降差与其距离的比值与其距离的比值不同结构类型需验算的地基变形：不同结构类型需验算的地基变形：砌体承重结构砌体承重结构：由：由局部倾斜局部倾斜控制；控制；框架结构和单层排架结构框架结构和单层排架结构：由：由沉降差沉降差控制；控制；高耸结构和高层建筑高耸结构和高层建筑：由建筑物的：由建筑物的整体倾斜整体倾斜（特别是横向整（特别是横向整 体倾斜）控制，必要时应控制体倾斜）控制，必要时应控制平均沉降量平均沉降量。减轻不均匀沉降危害的措施减轻不均匀沉降危害的措施概念：均匀沉降对结构本身无危害；概念：均匀沉降对结构本身无危害；不均匀沉降危害大。不均匀沉降危害大。如何防止或减轻不均匀沉降造成的损害，是设计中必须如何防止或减轻不均匀沉降造成的损害，是设计中必须认真考虑的问题。认真考虑的问题。建筑措施建筑措施结构措施结构措施 施工措施施工措施 解决这一问题的途径有二：解决这一问题的途径有二：一是设法增强上部结构对不均匀沉降的适应能力；一是设法增强上部结构对不均匀沉降的适应能力；二是设法减少不均匀沉降或总沉降量。二是设法减少不均匀沉降或总沉降量。具体的措施不外有：具体的措施不外有：采用柱下条形基础、筏基和箱基等，以减少地基的不均采用柱下条形基础、筏基和箱基等，以减少地基的不均 匀沉降；匀沉降；采用桩基或其他深基础，以减少总沉降量（不均匀沉降相采用桩基或其他深基础，以减少总沉降量（不均匀沉降相 应减少）；应减少）；对地基某一深度范围或局部进行人工处理；对地基某一深度范围或局部进行人工处理；从地基、基础、上部结构相互作用的观点出发，在建筑、从地基、基础、上部结构相互作用的观点出发，在建筑、结构和施工方面采取本节介绍的某些措施，以增强上部结构和施工方面采取本节介绍的某些措施，以增强上部 结构对不均匀沉降的适应能力。结构对不均匀沉降的适应能力。例例某某承承重重墙墙厚厚240mm240mm，作作用用于于地地面面标标高高处处的的轴轴心心荷荷载载标标准准值值Fk=180kN/m，基基础础埋埋深深d=1m，地地基基承承载载力力特特征征值值fa=220kPa，要求：要求：(1)(1)确定墙下条形基础的底面宽度；确定墙下条形基础的底面宽度；(2)(2)按砖基础设计，并分别按两皮一收和二一间隔收（两皮按砖基础设计，并分别按两皮一收和二一间隔收（两皮 一收与一皮一收相间）砌法画出砖基础剖面示意图；一收与一皮一收相间）砌法画出砖基础剖面示意图；(3)(3)按毛石基础设计，并画出剖面示意图；按毛石基础设计，并画出剖面示意图；(4)(4)按混凝土基础设计，并画出剖面示意图。按混凝土基础设计，并画出剖面示意图。解解(1)(1)基础宽度基础宽度(2)(2)按砖基础设计按砖基础设计为符合砖的模数，取基底宽度为符合砖的模数，取基底宽度b=0.96m，则砖基础所需的台阶，则砖基础所需的台阶数为：数为：2-6 某承重砖墙厚某承重砖墙厚240mm，传至条形基础顶面处的轴心荷载，传至条形基础顶面处的轴心荷载Fk150kN/m。该处土层自地表起依次分布如下：第一层为。该处土层自地表起依次分布如下：第一层为粉质粘土，厚度粉质粘土，厚度2.2m，17kN/m3，e=0.91，fak=130kPa，Es1=8.1MPa；第二层为淤泥质土，厚度；第二层为淤泥质土，厚度1.6m，fak=65kPa,Es2=2.6MPa；第三层为中密中砂。地下水位在淤泥质土顶面；第三层为中密中砂。地下水位在淤泥质土顶面处。建筑物对基础埋深没有特殊要求，且不必考虑土的冻胀处。建筑物对基础埋深没有特殊要求，且不必考虑土的冻胀问题。（问题。（1）试确定基础的底面宽度（须进行软弱下卧层验）试确定基础的底面宽度（须进行软弱下卧层验算）；（算）；（2）设计基础截面并配筋（可近似取荷载效应基本）设计基础截面并配筋（可近似取荷载效应基本组合的设计值为标准组合值的组合的设计值为标准组合值的1.35倍）。倍）。解解(1)确定地基持力层和基础埋置深度确定地基持力层和基础埋置深度第二层淤泥质土强度低、压缩性大，不宜作持力层；第三层第二层淤泥质土强度低、压缩性大，不宜作持力层；第三层中密中砂强度高，但埋深过大，暂不考虑；由于荷载不大，中密中砂强度高，但埋深过大，暂不考虑；由于荷载不大，第一层粉质粘土的承载力可以满足用做持力层的要求，但由第一层粉质粘土的承载力可以满足用做持力层的要求，但由于本层厚度不大，其下又是软弱下卧层，故宜采用于本层厚度不大，其下又是软弱下卧层，故宜采用“宽基浅宽基浅埋埋”方案方案，即基础尽量浅埋，现按最小埋深规定取，即基础尽量浅埋，现按最小埋深规定取d=0.5m。(2)(2)按持力层承载力确定基底宽度按持力层承载力确定基底宽度因为因为d=0.5m，所以，所以fa=fak=130kPa。P23P23公式公式2-142-14 取取b=1.3m。P29公式公式2-20(3)(3)软弱下卧层承载力验算软弱下卧层承载力验算cz=172.2=37.4kPa由由Es1/Es2=8.1/2.6=3.1，z=2.2-0.5=1.7m0.5b，查，查P34P34表表2-7得得23。faz=fak+d m(d+z-0.5)=65+1.017(2.2-0.5)=93.9kPa z+cz=55.4+37.4=92.8kPa 107mm）。）。配钢筋配钢筋f f12 200，As565mm2，垫层用，垫层用C10混凝土。混凝土。P43公式2-49P43公式2-502-7 一钢筋混凝土内柱截面尺寸为一钢筋混凝土内柱截面尺寸为300mm300mm，作用在，作用在基础顶面的轴心荷载基础顶面的轴心荷载Fk400kN。自地表起的土层情况为：。自地表起的土层情况为：素填土，松散，厚度素填土，松散，厚度1.0m，g g16.4kN/m3；细砂，厚度；细砂，厚度2.6m，g g18kN/m3，g gsat20kN/m3，标准贯入试验锤击数，标准贯入试验锤击数N10；粘土，硬塑，厚度较大。地下水位在地表下；粘土，硬塑，厚度较大。地下水位在地表下1.6m处。试确处。试确定扩展基础的底面尺寸并设计基础截面及配筋。定扩展基础的底面尺寸并设计基础截面及配筋。解解(1)(1)确定地基持力层确定地基持力层 素填土层厚度不大，且承载力偏低，不宜作持力层；由素填土层厚度不大，且承载力偏低，不宜作持力层；由细砂层的细砂层的N10查表查表2-4，得，得fak=140kPa，此值较大，故取细，此值较大，故取细砂层作为地基持力层。第三层硬塑粘土层的承载力亦较高，砂层作为地基持力层。第三层硬塑粘土层的承载力亦较高，但该层埋深过大，不宜作持力层。但该层埋深过大，不宜作持力层。(2)确定基础埋深及地基承载力特征值确定基础埋深及地基承载力特征值由由于于地地下下水水位位在在地地表表下下1.6m深深处处，为为避避免免施施工工困困难难，基基础础埋埋深深不不宜宜超超过过1.6m。根根据据浅浅埋埋的的原原则则，现现取取埋埋深深d=1.0m。查查表表2-5，得细砂的，得细砂的d=3.0，地基承载力特征值为：，地基承载力特征值为：fa=fak+d m(d-0.5)=140+3.016.4(1-0.5)=164.6kPa(3)确定基础底面尺寸确定基础底面尺寸 取取b=l=1.7m。P28公式2-19b3m(4)(4)计算基底净反力设计值计算基底净反力设计值(5)(5)确定基础高度确定基础高度采用采用C20混凝土，混凝土，ft=1.10N/mm2，钢筋用，钢筋用HPB235级，级，fy=210N/mm2。取基础高度。取基础高度h=400mm，h0=400-45=355mm。因因bc+2h0=0.3+20.355=1.01m87.4kN（可以）（可以）(6)确定底板配筋确定底板配筋本基础为方形基础，故可取本基础为方形基础，故可取 M=M=(1/24)pj(lac)2(2b+bc)As=As 配钢筋配钢筋11f f10双向，双向，As863.5mm2842mm2。P48公式2-59/80/80计算题 已知作用在基础上的柱荷载效应标准组合值Fk=1200kN，Mk=150kNm；准永久组合值Fk=1350kN，Mk=168 kNm；基本组合值Fk=1500kN，Mk=190kNm 如图所示，地基土表层为杂填土，r=16.5 kNm3，基础的持力层为粉质粘土，rsat=19 kNm3。持力层下面为软弱下卧层。地下水位位于天然地面下1.2m处。基础埋深为2.0 m，基础底面尺寸为3.62.6m，取长边为偏心方向边长。经过修正后的持力层地基承载力特征值fa=168 kPa、下卧层地基承载力特征值为fa z=100 kPa，试验算该基础底面尺寸是否满足持力层及下卧层承载力要求。（地基压力扩散角 取23）采用标准组合：Fk=1200kN,Mk=150kNm 基础及回填土重：Gk=20*1.2*3.6*2.6+(2010)*0.8*3.6*2.6=299.52kNPK=160.21KPafa=168kPa（可以）偏心距：e=150/1499.52=0.1=0.6（可以）基底最大压力PKmax=160.21*(1+0.6/3.6)=186.911.2 fa=201.6kPa（可以）下卧层承载力验算：pcz=54kPa pc=16.5*1.2+(19-10)*0.8=27pz+pcz=93.4kPafaz=100kPa持力层满足承载力要求，下卧层满足承载力要求。连续基础连续基础连续基础柱下条形基础、交叉条形基础、筏板基础和箱形基础统称为柱下条形基础、交叉条形基础、筏板基础和箱形基础统称为连续基础连续基础。连续基础的特点：连续基础的特点：（1 1）具有较大的基础底面积，因此能承担较大的建筑物）具有较大的基础底面积，因此能承担较大的建筑物荷载，易于满足地基承载力的要求；荷载，易于满足地基承载力的要求；（2 2）连续基础的连续性可以大大加强建筑物的整体刚度，）连续基础的连续性可以大大加强建筑物的整体刚度，有利于减小不均匀沉降及提高建筑物的抗震性能；有利于减小不均匀沉降及提高建筑物的抗震性能；（3 3）对于箱形基础和设置了地下室的筏板基础，可以有）对于箱形基础和设置了地下室的筏板基础，可以有效地提高地基承载力，并能以挖去的土重补偿建筑物的部分效地提高地基承载力，并能以挖去的土重补偿建筑物的部分（或全部）重量。（或全部）重量。地基、基础与上部结构相互作用的概念地基、基础与上部结构相互作用的概念地基与基础的相互作用地基与基础的相互作用1.基底反力的分布规律基底反力的分布规律此处把刚性基础能跨越基底中此处把刚性基础能跨越基底中部，将所承担的荷载相对集中部，将所承担的荷载相对集中地传至基底边缘的现象叫做基地传至基底边缘的现象叫做基础的础的“架越作用架越作用”。如果地基土的压缩性很低，基础的不均匀沉降很小，如果地基土的压缩性很低，基础的不均匀沉降很小，则考虑地基则考虑地基-基础基础-上部结构三者相互作用的意义就不大。上部结构三者相互作用的意义就不大。因此，在相互作用中因此，在相互作用中起主导作用的是地基起主导作用的是地基，其次是基础，其次是基础，而上部结构则是在压缩性地基上基础整体刚度有限时起而上部结构则是在压缩性地基上基础整体刚度有限时起重要作用的因素。重要作用的因素。文克勒地基模型以及适用条件文克勒地基模型以及适用条件1867年，捷克工程师年，捷克工程师E.Winkler提出：提出：地基上任一点所受地基上任一点所受的压力强度的压力强度p与与该点该点的地基沉降量的地基沉降量s成正比成正比，即，即p=ks式中比例系数式中比例系数k称为称为基床反力系数基床反力系数（或简称基床系数），（或简称基床系数），其单位为其单位为kN/m3，地基表面某点的沉降与其它点无关。，地基表面某点的沉降与其它点无关。文克勒地基上梁的计算文克勒地基上梁的计算无限长梁的解答无限长梁的解答1.微分方程式微分方程式 总总 结：结：(x0)，w，M不变，不变，q 和和V取反号取反号(x0)，w,M取反号取反号，q 和和V不变不变注意：注意：在每一次计算时，均需把坐标原点移到相应的集中荷载作用点处。在每一次计算时，均需把坐标原点移到相应的集中荷载作用点处。！多个集中荷载作用：！多个集中荷载作用：注注意意在在每每一一次次计计算算时时，均均需需把把坐坐标标原原点点移移到到相相应的集中荷载作用点处。应的集中荷载作用点处。地基上梁的柔度指数地基上梁的柔度指数 在梁端边界条件力的计算公式在梁端边界条件力的计算公式 式（式（3-243-24）中，所有的中，所有的系数都是系数都是l ll 的函数。的函数。l ll 称为柔度指数称为柔度指数，它是表征文克勒，它是表征文克勒地基上梁的相对刚柔程度的一个无量纲值。当地基上梁的相对刚柔程度的一个无量纲值。当l ll 0 时，时，梁的刚度为无限大，可视为刚性梁；而当梁的刚度为无限大，可视为刚性梁；而当l ll 时，梁是时，梁是无限长的，可视为柔性梁。无限长的，可视为柔性梁。l/4 短梁（刚性梁）短梁（刚性梁）/4 l 1=11计算计算方法方法实体深基础法实体深基础法明德林应力法明德林应力法考虑扩散作用考虑扩散作用不考虑扩散作用不考虑扩散作用P144 公式公式(4-27)P145 公式公式(4-28)群桩地基内应力分布计算：附加应力附加应力P146 公式公式(4-33)桩的负摩擦问题桩的负摩擦问题产生负摩擦的条件和原因产生负摩擦的条件和原因在桩顶竖向荷载作用下，当桩相对于桩侧土体向下位移时，土在桩顶竖向荷载作用下，当桩相对于桩侧土体向下位移时，土对桩产生的向上作用的摩阻力，称为正摩阻力。但是，当桩侧对桩产生的向上作用的摩阻力，称为正摩阻力。但是，当桩侧土体因某种原因而下沉，且其下沉量大于桩的沉降（即桩侧土土体因某种原因而下沉，且其下沉量大于桩的沉降（即桩侧土体相对于桩向下位移）时，土对桩产生的向下作用的摩阻力，体相对于桩向下位移）时，土对桩产生的向下作用的摩阻力，称为称为负摩阻力负摩阻力。中性点中性点解解 释释Fn Fn 负摩阻力的累计值负摩阻力的累计值Fp Fp 中性点以下正摩阻力的累计值中性点以下正摩阻力的累计值中性点是中性点是摩阻力摩阻力、桩土之间的、桩土之间的相对位移相对位移和和桩身轴力桩身轴力沿沿桩身变化的特征点桩身变化的特征点中性点桩身轴力最大中性点桩身轴力最大习题习题4 41 1 截面边长为截面边长为400mm400mm的钢筋混凝土实心方桩，打入的钢筋混凝土实心方桩，打入10m10m深的淤泥和淤泥深的淤泥和淤泥质土后，支承在中风化的硬质岩石上。已知作用在桩顶的竖向压力为质土后，支承在中风化的硬质岩石上。已知作用在桩顶的竖向压力为800kN800kN，桩，桩身的弹性模量为身的弹性模量为3103104 4N/mmN/mm2 2。试估算该桩的沉降量。试估算该桩的沉降量。解解该桩属于端承桩，桩侧阻力可忽略不计，桩端为中风化的硬质岩石，其变形亦可忽略不计。因此，桩身压缩量即为该桩的沉降量，即习题习题42 某场区从天然地面起往下的土层分布是：粉质粘土，厚度l1=3m，qs1a=24kPa；粉土，厚度l2=6m，qs2a=20kPa；中密的中砂，qs3a=30kPa，qpa=2600kPa。现采用截面边长为350mm350mm的预制桩，承台底面在天然地面以下1.0m，桩端进入中密中砂的深度为1.0m，试确定单桩承载力特征值。解解 地基处理1.4 1.4 地基处理方法分类及适用范围地基处理方法分类及适用范围地基处地基处理方法理方法见表见表1-4-1置换法置换法：换土垫层法、褥垫法、挤淤置换法、砂石桩置换法：换土垫层法、褥垫法、挤淤置换法、砂石桩置换法 振密、挤密法：表层原位压实法、强夯法、土桩和灰土桩法、振密、挤密法：表层原位压实法、强夯法、土桩和灰土桩法、振冲密实法、振冲密实法、挤密砂石桩法、爆破挤密法、挤密砂石桩法、爆破挤密法、柱锤冲扩桩法、孔内夯扩法、夯实水泥土桩法柱锤冲扩桩法、孔内夯扩法、夯实水泥土桩法排水固结法：堆载预压、砂井堆载预压、真空预压、井点降水预压排水固结法：堆载预压、砂井堆载预压、真空预压、井点降水预压灌入固化物法：深层搅拌法、高压喷射注浆法、挤密灌浆法灌入固化物法：深层搅拌法、高压喷射注浆法、挤密灌浆法加筋法：土工聚合物加筋、土钉墙、锚杆支护、树根桩等加筋法：土工聚合物加筋、土钉墙、锚杆支护、树根桩等 冷热处理：冻结法和烧结法冷热处理：冻结法和烧结法托换：基础加宽、桩式托换、地基加固、综合加固技术等托换：基础加宽、桩式托换、地基加固、综合加固技术等 纠倾和迁移：加载纠倾、掏土纠倾、顶升纠倾、综合纠倾等纠倾和迁移：加载纠倾、掏土纠倾、顶升纠倾、综合纠倾等 71一、场地一、场地n 场地的地震效应n 场地类别划分（确定场地类别）n 场地区划二、地基抗震验算二、地基抗震验算n 天然地基的抗震能力n 天然地基的抗震验算三、地基土液化及其防治三、地基土液化及其防治n 液化原理及震害n 液化判别及评价n 液化地基的抗震措施场地与地基场地与地基复习思考题：复习思考题：1 1、如何用无限长梁的解答，用叠加法方法计算有限长梁内力？、如何用无限长梁的解答，用叠加法方法计算有限长梁内力？2 2、影响基础埋置深度的因素有哪些？、影响基础埋置深度的因素有哪些？3 3、天然地基上浅基础设计包括哪些内容？、天然地基上浅基础设计包括哪些内容？4 4、试述倒梁法计算柱下条形基础内力的一般步骤、试述倒梁法计算柱下条形基础内力的一般步骤 。5 5、桩身负摩阻力及其产生的原因是什么？中性点的定义是什么、桩身负摩阻力及其产生的原因是什么？中性点的定义是什么？6 6、简述连续基础的特点。、简述连续基础的特点。7 7、地基承载力特征值的确定方法有哪些？、地基承载力特征值的确定方法有哪些？8 8、地基基础抗震设计的原则有哪些？、地基基础抗震设计的原则有哪些？9 9、桩基础设计包括哪些内容？、桩基础设计包括哪些内容？1010、简述桩基础设计的一般步骤。、简述桩基础设计的一般步骤。1111、简述单桩竖向承载力的确定方法。、简述单桩竖向承载力的确定方法。1212、简述温克尔地基模型的基本假定，适用条件。、简述温克尔地基模型的基本假定，适用条件。13、简述减轻不均匀沉降的措施有哪些？简述减轻不均匀沉降的措施有哪些？14、单桩轴向荷载分布图（包括沉降、摩擦力和轴力分布）。单桩轴向荷载分布图（包括沉降、摩擦力和轴力分布）。Thank you for your cooperation Thank you for your cooperation Thank you for your cooperation Thank you for your cooperation！and wish you good luckand wish you good luckand wish you good luckand wish you good luck！