中南大學(xué)基礎(chǔ)工程課件第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ)

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1、2.1 2.1 概述2.2 2.2 淺基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法2.4 2.4 地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的共同作用2.5 2.5 防止不均勻沉降的措施2.6 2.6 基礎(chǔ)埋置深度的選擇2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算主 要 內(nèi) 容2.1 2.1 概述2.1.1 2.1.1 淺基礎(chǔ)與深基礎(chǔ)的區(qū)別判斷依據(jù)淺基礎(chǔ)深基礎(chǔ)埋置深度5m5m設(shè)計(jì)計(jì)算是否考慮基礎(chǔ)側(cè)摩阻不考慮考慮施工時(shí)是否敞開挖基坑修基礎(chǔ)是否施工方法簡(jiǎn)單復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單復(fù)雜工程造價(jià)低較高2.1 2.1 概述2.1.2 2.1.2 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求1. 1. 強(qiáng)度要求 地基:對(duì)剪切破壞及喪失整體穩(wěn)定性有足 夠的安全度

2、基礎(chǔ):不發(fā)生剪切破壞,有足夠的強(qiáng)度2. 2. 變形要求 地基:控制變形量地基變形容許值 基礎(chǔ):不能發(fā)生過大變形,有足夠的剛度3. 3. 基礎(chǔ)功能、構(gòu)造及耐久性要求2.1 2.1 概述2.1.3 2.1.3 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)基本步驟集資料選類型擬尺寸地形及地質(zhì)勘察資料水文氣象資料上部結(jié)構(gòu)形式、使用功能、荷載性質(zhì)大小等資料周圍環(huán)境資料施工技術(shù)條件資料細(xì)部尺寸空間位置確定基礎(chǔ)類型2.1 2.1 概述做檢算選方案地基強(qiáng)度檢算基礎(chǔ)本身強(qiáng)度檢算基底偏心距檢算地基穩(wěn)定性檢算基礎(chǔ)傾覆、滑動(dòng)穩(wěn)定性檢算沉降檢算墩頂水平位移檢算從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、施工綜合考慮2.1 2.1 概述2.2 2.2 淺基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造2.3 2.3

3、 淺基礎(chǔ)的施工方法2.4 2.4 地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的共同作用2.5 2.5 防止不均勻沉降的措施2.6 2.6 基礎(chǔ)埋置深度的選擇2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算主 要 內(nèi) 容2.2 2.2 淺基礎(chǔ)的類型和構(gòu)造2.2.1 2.2.1 按基礎(chǔ)剛度分類剛性基礎(chǔ)砌筑材料:磚、毛石、素砼、灰土等受力特點(diǎn):抗壓性能好,抗拉、抗剪強(qiáng) 度不高,無撓曲變形結(jié)構(gòu)特點(diǎn):穩(wěn)定性好,施工方便,能承 受較大荷載,但自重大構(gòu)造:滿足剛性角要求2.2 2.2 淺基礎(chǔ)的類型和構(gòu)造剛 性 角2.2 2.2 淺基礎(chǔ)的類型和構(gòu)造 剛性基礎(chǔ)的寬度大小應(yīng)能使所產(chǎn)生的基礎(chǔ)截面彎曲拉應(yīng)力和剪應(yīng)力不超過基礎(chǔ)施工材料的強(qiáng)度限值。滿足了這個(gè)要

4、求,就得到墩臺(tái)身邊緣處的垂線與基底邊緣的連線間的最大夾角max ,即稱為剛性角?;A(chǔ)底面積越大其底面壓強(qiáng)越小,對(duì)地基的負(fù)荷越有利,但放大的尺寸超過一定范圍,超過基礎(chǔ)材料本身的抗拉,抗剪能力,就會(huì)引起破壞,折列的方向不是沿柱或墻的外側(cè)垂直向下的,而是與垂線形成一個(gè)角度,這個(gè)角度就是材料剛性角。在設(shè)計(jì)中,應(yīng)盡力使基礎(chǔ)大放腳與基礎(chǔ)材料的剛性角相一致,目的:確?;A(chǔ)底面不產(chǎn)生拉應(yīng)力,最大限度地節(jié)約基礎(chǔ)材料。 1.不同的材料剛性角不同,主要由基礎(chǔ)或其臺(tái)階的高寬比確定. 2.磚砌基礎(chǔ)的剛性角在2633之間;素混凝土基礎(chǔ)的剛性角在45以內(nèi)。 3.受剛性角限制的基礎(chǔ)稱為剛性基礎(chǔ)。 2.2 2.2 淺基礎(chǔ)的類型

5、和構(gòu)造剛性角的大小是否只與砌筑材料有關(guān)基礎(chǔ)底面反力越大,其剛性角越小單向受力下的剛性角比雙向受力時(shí)大剛性角與哪些影響因素有關(guān)呢? 為什么?2.2 2.2 淺基礎(chǔ)的類型和構(gòu)造柔性基礎(chǔ)砌筑材料:鋼筋混凝土受力特點(diǎn):抗彎、抗剪性能好,可以有 一定的撓曲變形結(jié)構(gòu)特點(diǎn):可在荷載大,地基承載力小 時(shí)采用,適用于具有一定厚 度的硬殼層地基,寬基淺埋構(gòu)造:無剛性角要求2.2 2.2 淺基礎(chǔ)的類型和構(gòu)造2.2 2.2 淺基礎(chǔ)的類型和構(gòu)造2.2.2 2.2.2 按構(gòu)造分類獨(dú)立基礎(chǔ)階梯形錐形杯形現(xiàn)澆柱現(xiàn)澆柱預(yù)制柱條形基礎(chǔ)2.2 2.2 淺基礎(chǔ)的類型和構(gòu)造無肋的有肋的底板墊層肋交叉基礎(chǔ)2.2 2.2 淺基礎(chǔ)的類型和構(gòu)

6、造縱向條形基礎(chǔ)橫向條形基礎(chǔ)筏板基礎(chǔ)2.2 2.2 淺基礎(chǔ)的類型和構(gòu)造Mat foundation2.2 2.2 淺基礎(chǔ)的類型和構(gòu)造平板式梁板式平板梁柱箱形基礎(chǔ)2.2 2.2 淺基礎(chǔ)的類型和構(gòu)造底板外墻內(nèi)墻殼體基礎(chǔ)2.2 2.2 淺基礎(chǔ)的類型和構(gòu)造正圓錐殼M型組合殼內(nèi)球外錐組合殼2.1 2.1 概述2.2 2.2 淺基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法2.4 2.4 地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的共同作用2.5 2.5 防止不均勻沉降的措施2.6 2.6 基礎(chǔ)埋置深度的選擇2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算主 要 內(nèi) 容2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法2.3.1 2.3.1 淺平基的施工特點(diǎn)陸地

7、施工順序基 坑 開 挖基 坑 支 護(hù)基 坑 排水或降水基 底 處 理基 礎(chǔ) 砌 筑水中施工順序修 筑 圍 堰堰 內(nèi) 抽 水基 坑 開 挖水 下 施 工2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法2.3.2 2.3.2 基坑開挖和支護(hù)無支護(hù)開挖不同土層或深度較大可加設(shè)平臺(tái)土質(zhì)情況荷載情況基坑深度坡度擋 板 支 護(hù)2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法 當(dāng)?shù)叵滤辉诳拥滓韵聲r(shí),可用擋板支護(hù)。一般用水平擋板擋土,用立木、對(duì)撐使之緊貼在坑壁上。擋板可一次挖到坑底設(shè)計(jì)深度后鋪設(shè),也可分層鋪設(shè)。樁 板 支 護(hù)2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法 上述擋板支護(hù)在邊開挖邊支擋的情況下施工是不方便的。

8、這時(shí)可改用樁板支護(hù)。一般采用H型鋼,對(duì)撐,八字撐,腰梁等保持支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。板 樁 支 護(hù)2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法擋 水2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法擋 土2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法鋼 板 樁 斷 面對(duì)鋼帶進(jìn)行連續(xù)冷彎變形,形成截面為Z形、U形或其它形狀,可通過鎖口互相連接的建筑基礎(chǔ)用板材。 2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法旋 噴 樁 護(hù) 壁2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法深圳地鐵羅湖口岸站的護(hù)壁樁2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法噴射混凝土護(hù) 壁2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法2.3.3 2.3.3 基坑排水與降水集 水 排 水布設(shè)要點(diǎn):匯水井布置在基坑內(nèi)基礎(chǔ)范圍 外,同時(shí)設(shè)

9、置邊溝或排水溝,匯 水井應(yīng)低于坑底或邊溝底不小于 1m1m。井底鋪設(shè)一層粗砂或碎石, 以保護(hù)井底的土不被抽走。2. 2. 特點(diǎn):設(shè)備簡(jiǎn)單,費(fèi)用低,但對(duì)于細(xì)、粉 砂要防止出現(xiàn)流砂井 點(diǎn) 法 降 水2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法輕型井點(diǎn)噴射井點(diǎn)深井泵井點(diǎn)降低水位56m1820m3040m適用范圍粘砂土、砂土粘砂土、砂土透水性較大的砂土特點(diǎn):水流方向向下,不會(huì)出現(xiàn)流沙2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法2.3.4 2.3.4 水中圍堰和水下挖土水 中 圍 堰圍堰修筑完成后能防止河流沖刷圍堰要滿足強(qiáng)度和其穩(wěn)定性要求圍堰有足夠的空間搭建工作平臺(tái)2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法土圍堰草袋圍堰木板樁圍堰鋼板樁

10、圍堰拼裝圍囹運(yùn)輸?shù)轿淮蚨ㄎ粯兜跗饑虿宕蜾摪鍢秶颍簡(jiǎn)螌愉摪鍢秶撸臻g框架結(jié)構(gòu),即可作為支撐體系,又可作為施工平臺(tái)2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法水 中 挖 土抓土斗- -雙瓣式:適于挖泥沙四瓣式:適于挖漂、卵石。2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法水 中 挖 土吸泥機(jī):空氣吸泥機(jī);水力吸泥機(jī);離心吸泥機(jī)?2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法2.3.4 2.3.4 基底處理與灌注水下混凝土基底土質(zhì)鑒定1. 1. 鑒定方法 直接觀察;取土樣試驗(yàn)2. 2. 土質(zhì)不合要求 地基處理 更改設(shè)計(jì)no(增大底面積,改用樁基礎(chǔ)等) 巖層(未風(fēng)化、風(fēng)化、巖面傾斜) 碎石類土及砂土 粘性土(按不同土質(zhì)進(jìn)行)2.3 2

11、.3 淺基礎(chǔ)的施工方法基 底 處 理泉眼 堵塞 排除 基底泉眼的處理不論采取何種方式,都不應(yīng)使基底土層飽水。 1)可將有螺口的鋼管緊緊打人泉眼,蓋上螺帽并擰緊,阻止泉水流出;或向泉眼內(nèi)壓注速凝的水泥砂漿,再打人木塞堵眼。 2)堵眼有困難時(shí),可采用導(dǎo)管塞人泉眼,將水引流至集水坑排出。在基底下設(shè)盲溝引流至集水坑排出,待基礎(chǔ)圬工完成后,向盲溝壓注水泥漿堵塞。采用引流排水時(shí),應(yīng)注意防止砂土流失,引起基底沉陷。灌注水下混凝土2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法導(dǎo)管法封底混凝土厚度計(jì)算2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法情況一:樁入土不深,板樁與土之間摩擦 力較小,浮力主要由封底混凝土 和圍堰自重平衡,厚度由抗浮

12、計(jì) 算確定。)(xhxwcwcwhx修正系數(shù),小于1 1lhx2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法情況二:樁入土較深,混凝土厚度由封底混凝 土強(qiáng)度計(jì)算確定。按簡(jiǎn)支單向板計(jì)算 8,6161)(882max2222maxplMxwxxxhlwplwMcw簡(jiǎn)支板頂面在浮力作用下的應(yīng)力為:由上式即可得到封底混凝土的厚度。截面模量 圓形基底如何計(jì)算?2.1 2.1 概述2.2 2.2 淺基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法2.4 2.4 地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的共同作用2.5 2.5 防止不均勻沉降的措施2.6 2.6 基礎(chǔ)埋置深度的選擇2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算主 要 內(nèi) 容2.4 2.4

13、地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的共同作用2.4.1 2.4.1 基本概念常規(guī)設(shè)計(jì)方法2.4 2.4 地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的共同作用上述設(shè)計(jì)方法中忽略了以下兩點(diǎn): 1.1.基礎(chǔ)的變形對(duì)上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形的影響共同作用設(shè)計(jì)方法 將上部結(jié)構(gòu)、地基、基礎(chǔ)三者視為一個(gè)完整的體系來進(jìn)行共同作用分析。同時(shí)滿足 靜力平衡條件 變形協(xié)調(diào)條件 2.4 2.4 地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的共同作用2.4.2 2.4.2 地基與基礎(chǔ)的相互作用架越作用:剛性基礎(chǔ)能跨越基底中部,將所承擔(dān)的 荷載相對(duì)集中地傳至基底邊緣的現(xiàn)象。2.4 2.4 地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的共同作用2.4.3 2.4.3 基礎(chǔ)相對(duì)剛度的影響2.4 2.4 地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)

14、的共同作用2.4.4 2.4.4 地基土非均勻性的影響2.4 2.4 地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的共同作用2.4.5 2.4.5 上部結(jié)構(gòu)剛度的影響柔 性 結(jié) 構(gòu)特點(diǎn):整個(gè)承重體系對(duì)基礎(chǔ)的不均 勻沉降有 很大的適應(yīng)性,沉降差不引起上部結(jié) 構(gòu)的附加應(yīng)力(次應(yīng)力)。敏感性結(jié)構(gòu)特點(diǎn):對(duì)基礎(chǔ)不均勻沉降反應(yīng)靈敏剛 性 結(jié) 構(gòu)特點(diǎn):傾斜而不撓曲2.4 2.4 地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的共同作用2.4.6 2.4.6 有限元模擬施工地震作用土-水耦合補(bǔ)充閱讀:砂土液化狀態(tài)下土基礎(chǔ)上部結(jié)構(gòu)整體系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)值計(jì)算2.1 2.1 概述2.2 2.2 淺基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法2.4 2.4 地基基礎(chǔ)

15、與上部結(jié)構(gòu)的共同作用2.5 2.5 防止不均勻沉降的措施2.6 2.6 基礎(chǔ)埋置深度的選擇2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算主 要 內(nèi) 容2.5 2.5 防止不均勻沉降的措施2.5.1 2.5.1 建筑措施建筑物體形力求簡(jiǎn)單平面:力求簡(jiǎn)單,避免附加應(yīng)力疊加立面:建筑物高低(輕重)相差不大控制建筑物的長(zhǎng)高比2.5 2.5 防止不均勻沉降的措施2.5 2.5 防止不均勻沉降的措施思考:倒“八”字裂紋是如何產(chǎn)生的?設(shè) 置 沉 降 縫2.5 2.5 防止不均勻沉降的措施1.長(zhǎng)高比過大的建筑物適當(dāng)部位;2. 平面形狀復(fù)雜的建筑物的轉(zhuǎn)折部位;3. 地基土的壓縮性有顯著變化處;4. 建筑物的高低或荷載有很大差

16、異處;5. 建筑物結(jié)構(gòu)類型截然不同處;6. 分期建造房屋的交界處;7. 擬設(shè)置伸縮縫處。2.5 2.5 防止不均勻沉降的措施相鄰建筑物基礎(chǔ)的間隔距離 避免建筑物的相互影響,減小附加應(yīng)力的疊加,以免建筑物的相互開裂調(diào)整和控制各建筑物的標(biāo)高思考:在設(shè)計(jì)中,荷載大的標(biāo)高和荷載小的 標(biāo)高,哪部分應(yīng)該調(diào)整得高些?2.5 2.5 防止不均勻沉降的措施2.5.2 2.5.2 結(jié)構(gòu)措施減輕建筑物自重設(shè)置圈梁減小或調(diào)整基底附加壓力采用非敏感性結(jié)構(gòu)增加基礎(chǔ)剛度2.5 2.5 防止不均勻沉降的措施2.5.3 2.5.3 施工措施擬建相鄰建筑物之間輕重懸殊時(shí),先重后 輕(先高后低);2. 已建輕型建筑物周圍不宜堆放重

17、物;3. 注意開挖基礎(chǔ)的降水對(duì)鄰近建筑物影響;4. 基坑開挖后,盡量減少擾動(dòng)原狀土;5. 擬建密集建筑群內(nèi)有樁基礎(chǔ)時(shí),先打樁。2.1 2.1 概述2.2 2.2 淺基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法2.4 2.4 地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的共同作用2.5 2.5 防止不均勻沉降的措施2.6 2.6 基礎(chǔ)埋置深度的選擇2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算主 要 內(nèi) 容2.6 2.6 基礎(chǔ)的埋置深度2.6.1 2.6.1 埋置深度的概念埋置深度:指自地面(房建)或一般沖刷線(橋梁)到基礎(chǔ)底 面的距離,簡(jiǎn)稱為埋深。最小埋置深度合理埋置深度埋置深度埋深不應(yīng)小于各種破壞因素而定的最小埋深(保證持力層

18、不受外界破壞因素影響)以滿足各種力學(xué)驗(yàn)算為前提,應(yīng)在最小埋深以下選擇地基承載力較高的土層作為持力層在大于最小埋深條件下選擇最淺的高承載力地層作為持力層2.6 2.6 基礎(chǔ)的埋置深度2.6.2 2.6.2 最小埋置深度2. 沖刷因素在河流中修筑橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)時(shí),由于過水?dāng)嗝娴臏p小,會(huì)增加水流速度,引起沖刷。一般沖刷線局部沖刷線沖刷總深度=一般沖刷深度+局部沖刷深度河床面在水流沖刷后下降的深度在一般沖刷的同時(shí)由于墩臺(tái)的阻水在墩臺(tái)周圍形成的附加沖刷深度1. 不埋置在不穩(wěn)定地表層旱地、無水流沖刷處或設(shè)有鋪砌防護(hù)層時(shí),應(yīng)在地面以下2m以下,困難情況下不得小于1m2.6 2.6 基礎(chǔ)的埋置深度京九線巴河大橋

19、2.6 2.6 基礎(chǔ)的埋置深度因此,基底應(yīng)埋置于最大沖刷線下不小于安全值 一般橋梁:2m+沖刷總深度的10%,并以分段; 重要橋梁:在上述的基礎(chǔ)上再加1m; 修建在巖石地基上的橋墩: 抗沖刷能力強(qiáng),清理巖石表面風(fēng)化層; 抗沖刷能力差,視具體情況定;2.6 2.6 基礎(chǔ)的埋置深度補(bǔ)充知識(shí):水的流動(dòng)導(dǎo)致細(xì)小顆粒的流失水流方向2.6 2.6 基礎(chǔ)的埋置深度2. 凍融因素3. 生物活動(dòng)及環(huán)境因素橋規(guī)規(guī)定: 基底應(yīng)埋置于凍結(jié)線以下一定深度 凍脹、強(qiáng)凍脹土0.25m;弱凍脹土不小于凍結(jié)深度80% 涵洞基礎(chǔ)出入口向洞內(nèi)各2m范圍內(nèi)基地應(yīng)埋置于凍結(jié)線以下0.25m。 離地面較淺的土層,因受大氣、環(huán)境、氣候、雨

20、水沖蝕及生物活動(dòng)的影響,為保證持力層穩(wěn)定和不受擾動(dòng),基底應(yīng)埋置于地面以下2m,困難時(shí)最少1m。土的標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度:多年實(shí)測(cè)最大凍深的平均值2.6 2.6 基礎(chǔ)的埋置深度凍 脹 丘2.6 2.6 基礎(chǔ)的埋置深度熱 融2.6 2.6 基礎(chǔ)的埋置深度2.6.3 2.6.3 合理埋置深度 使用功能或上部結(jié)構(gòu)形式 必須設(shè)地下室或設(shè)備層的建筑物 帶有地下管線的設(shè)備基礎(chǔ) 帶地下設(shè)施的建筑物 高層建筑,荷載大,埋深適當(dāng)加大 與建筑物受力性能有關(guān),如承受上拔力的 輸電塔,埋深應(yīng)該加大1. 與建筑物有關(guān)的條件2.6 2.6 基礎(chǔ)的埋置深度2. 工程地質(zhì)條件 持力層為傾斜面,分段設(shè)臺(tái)階 修建在穩(wěn)定土坡坡頂 均質(zhì)土層:

21、根據(jù)荷載大小和地基承載力確定 非均質(zhì)土層:應(yīng)視實(shí)際情況而定 上硬下軟,充分利用硬殼層的作用 上軟下硬,若軟土較薄,挖除 上軟下硬,若軟土較厚,置換或修改設(shè)計(jì)在滿足其他要求下盡量淺埋只有低層房屋可用, ,否則需地基處理盡量淺埋但是如果h h1 1太小就為IIII好土軟土( (很深) )好土軟土軟土好土IVh1h1h14 m 樁基或處理2.6 2.6 基礎(chǔ)的埋置深度 IIIIII好土軟土h1III2.6 2.6 基礎(chǔ)的埋置深度3. 水文地質(zhì)條件 底面低于潛水面的地基,應(yīng)注意基坑排水, 坑壁圍護(hù),保護(hù)地基土不受擾動(dòng) 防止流砂、涌土的出現(xiàn)以及抗腐蝕、抗?jié)B、 抗浮的要求 埋藏有承壓含水層的地基,應(yīng)注意防

22、止基底 因挖土減壓而引起隆起開裂2.6 2.6 基礎(chǔ)的埋置深度4. 采取人工措施,改善環(huán)境條件 鋪砌河床斷面,把易沖刷土換為無沖刷情況 改變凍脹融陷條件,換為非凍脹土5. 美觀:基頂不高出地面或最低水位2.1 2.1 概述2.2 2.2 淺基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造2.3 2.3 淺基礎(chǔ)的施工方法2.4 2.4 地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的共同作用2.5 2.5 防止不均勻沉降的措施2.6 2.6 基礎(chǔ)埋置深度的選擇2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算主 要 內(nèi) 容2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.7.0 2.7.0 基礎(chǔ)上的荷載計(jì)算荷載的取值方法容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法(工作應(yīng)力設(shè)計(jì)法)(鐵路公路)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法(可靠度

23、設(shè)計(jì)法)(房建)計(jì)算荷載 = = 主要荷載 + + 附加荷載 + + 特殊荷載荷載組合原則荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性影響不同。取導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)最不利情況的各種荷載組合,即:最不利荷載組合。2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.7.1 2.7.1 基礎(chǔ)尺寸的初步擬定基礎(chǔ)底面長(zhǎng)a寬b尺寸與高度有如下的關(guān)系: a=l+2Htanb=d+2Htan擴(kuò)大基礎(chǔ)的剖面形式一般做成矩形或臺(tái)階形。自墩、臺(tái)身底邊緣至基頂邊緣的距離c稱襟邊。 1.擴(kuò)大基底面積增加基礎(chǔ)承載力 2.便于調(diào)整基礎(chǔ)施工時(shí)在平面尺寸上可能發(fā)生的誤差 3.為了支立墩、合身模板的需要 視基底面積的要求、基礎(chǔ)厚度及施工方法而定。橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)襟邊

24、最小值為20cm-30cm。每層臺(tái)階高度通常為0.50m-1.00m,在一般情況下各層臺(tái)階宜采取相同厚度。 2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.7.1 2.7.1 基礎(chǔ)尺寸的初步擬定1. 擬定依據(jù) 上部結(jié)構(gòu)形式,使用功能等 地基基本容許承載力 上部結(jié)構(gòu)荷載大小,性質(zhì)等2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算2. 擬定原則 形狀與墩臺(tái)形狀相符 分層擴(kuò)大,每層厚不小于1m1m,常用1m1m 上部結(jié)構(gòu)荷載大小,性質(zhì)等,層數(shù)不超過3 3層 滿足剛性角要求 襟邊尺寸大于0.2m0.2m,以滿足立模以及測(cè)量、 放線誤差2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 中心受壓基礎(chǔ)底面處的總壓應(yīng)力為fAAdFAGFpGdfFA

25、GdfFbG條形基礎(chǔ)2. 偏心受壓在中心受壓的情況下擴(kuò)大底面積,再進(jìn)行檢算2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算材料力學(xué)回憶截面模量M(長(zhǎng)度三次方),別名 截面抵抗拒、section modulus對(duì)其形心軸的慣性矩與截面上受拉或受壓邊緣至形心軸距離的比值 x慣性矩I 長(zhǎng)度單位四次方、別名moment of inertiax2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.7.2 2.7.2 地基強(qiáng)度的檢算持力層強(qiáng)度檢算yyxxWMWMANmaxmin maxfmax所有外力向基底形心處簡(jiǎn)化或橋梁基礎(chǔ)地基容許承載力建筑基礎(chǔ)地基容許承載力按安全系數(shù)確定按可靠度確定最大壓應(yīng)力地基容許承載力2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)

26、計(jì)算軟弱下臥層強(qiáng)度檢算 當(dāng)?shù)鼗鶎酉麓嬖谲浫跸屡P層時(shí),應(yīng)進(jìn)行下臥層強(qiáng)度檢算,保證下臥層頂面的最大應(yīng)力小于下臥層的容許承載力。 maxfmax與前面的有何不同?橋規(guī)公式法工程近似法2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算橋規(guī)公式法)()(dzdd自重應(yīng)力附加應(yīng)力d基底的平均壓應(yīng)力與基底荷載分布形式無關(guān),采用基底平均壓應(yīng)力(根據(jù)圣維南原理)一定深度處,土中應(yīng)力分布與基底壓力分布形式無關(guān),只取決于合力大小和作用點(diǎn)位置。2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算工程近似法czztan2)(zbbddz)tan2)(tan2()(zazbbaddz條形基礎(chǔ)矩形基礎(chǔ)自重應(yīng)力附加應(yīng)力擴(kuò)散角db擴(kuò)散角正比與 z/b、上下層壓縮模

27、量比寬2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.7.3 2.7.3 基底偏心矩的檢算目的:使地基應(yīng)力較均勻分布,控制基礎(chǔ)兩側(cè)產(chǎn)生過大的不均勻沉降,從而限制墩身傾斜所引起的墩頂位移。 單向偏心NMe 原則:以基底不出現(xiàn)拉應(yīng)力為原則,只要控制其偏心距,使之不超過某一數(shù)值即可。作用于基底的總應(yīng)力矩作用于基底重心的豎向應(yīng)力矩一般要求b/6(房建),或者1.5(橋梁) 雙向偏心2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算1 1 求出斜向彎曲時(shí)的最小應(yīng)力xIMyIMANyyxxmin2 2 單向偏心時(shí)的最小應(yīng)力)1 (mineANANeANWMAN基底截面核心半徑2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算3 3 令其應(yīng)力等效,化雙向

28、偏心為單向偏心,且 二者具有相同的最小應(yīng)力ANemin1 檢驗(yàn)判別式 cee為避免求截面核心半徑,故采用此判別式C的取值0.7-2.0。大小與地基巖土材料性質(zhì)及基礎(chǔ)本身的形狀有關(guān)。總結(jié)這種關(guān)系的規(guī)律,為什么有這種規(guī)律?2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.7.4 2.7.4 基礎(chǔ)的傾覆穩(wěn)定性檢算 較大的單向水平推力而其合力作用點(diǎn)又離基礎(chǔ)底面的距離較高(如擋土墻或高橋臺(tái)受側(cè)向土壓力作用,大跨度拱橋在施工中墩、臺(tái)受到不平衡的推力,以及在多孔拱橋中一孔被毀)原因:2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.7.4 2.7.4 基礎(chǔ)的傾覆穩(wěn)定性檢算目的:保證墩臺(tái)在最不利荷載作用下,不致繞基底外緣轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生傾覆現(xiàn)

29、象。 傾覆穩(wěn)定系數(shù)MHeNsKi傾覆力矩穩(wěn)定力矩0 檢驗(yàn)判別式不同的荷載組合,在不同的設(shè)計(jì)規(guī)范中,對(duì)抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)的容許值均有不同要求,一般對(duì)主要荷載組合1.5,在各種附加荷載組合時(shí),1.1-1.3。 2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算s的概念:在沿截面重心與合力作用點(diǎn)的連線上,自 截面重心至檢算傾覆軸的距離。 凹多邊形,傾覆軸應(yīng)取基底截面的外包線 計(jì)算力矩時(shí),應(yīng)視各力繞基底截面形心的方向區(qū)別正負(fù)2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.7.5 2.7.5 基礎(chǔ)的滑動(dòng)穩(wěn)定性檢算目的:保證基礎(chǔ)的位置穩(wěn)定性 滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)HNfKc 檢驗(yàn)判別式1 . 12 . 13 . 1cccKKK一般情況:施工荷載;

30、;地 震 力: :2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.7.6 2.7.6 沉降檢算目的:限制墩臺(tái)的沉降量 非巖石地基上修建了建筑物后,建筑物會(huì)發(fā)生沉降,橋梁基礎(chǔ)同樣也會(huì)發(fā)生沉降,為保證鐵路的正常運(yùn)營(yíng),必須限制墩臺(tái)的沉降量。 橋規(guī)在確定地基承載力時(shí),已經(jīng)考慮了地基的變形因素,因此,當(dāng)滿足強(qiáng)度要求時(shí),也間接的滿足了沉降要求,但在特殊情況下,必須進(jìn)行相應(yīng)的沉降檢算。2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算總沉降總 采用分層總和法計(jì)算恒載作用下(所有荷載一次施加,與施工過程有偏差)的最終總沉降 活載作用時(shí)間短,對(duì)沉降影響不大。 計(jì)算墩臺(tái)基礎(chǔ)的沉降施總計(jì)- 修建基礎(chǔ)開始,沉降就開始發(fā)生,因此,施工期間已完

31、成總沉降的一部分。但這部分沉降在澆筑頂帽混凝土?xí)r可調(diào)整,故對(duì)上部線路和運(yùn)營(yíng)帶來影響的只有計(jì)算的沉降。2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算 容許沉降 )(20mmL )(10mmL墩臺(tái)均勻沉降量相鄰墩臺(tái)均勻沉降量之差L為橋跨距離,不等跨時(shí)取小跨,小于24m時(shí)以24m計(jì)。 檢驗(yàn)判別式 計(jì)2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.7.7 2.7.7 地基整體穩(wěn)定性檢算 修建在土質(zhì)斜坡上的基礎(chǔ),尤其當(dāng)受有水平荷載作用的建筑物,如橋臺(tái)、擋土墻等,應(yīng)注意該基礎(chǔ)是否會(huì)連同地基土一起下滑。要防止下滑,就必須加大基礎(chǔ)的埋置深度。2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.7.7 2.7.7 地基整體穩(wěn)定性檢算砌筑合身時(shí),應(yīng)及時(shí)地

32、在臺(tái)后填土并夯實(shí),以防臺(tái)身后傾覆和轉(zhuǎn)動(dòng);也可在臺(tái)后一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)填碎石、干砌片石或填石灰土,以增大填料的內(nèi)摩擦角減小土壓力,達(dá)到減小傾覆力矩提高抗傾覆安全度的目的。由于在拱腳水平惟力作用下,基礎(chǔ)的滑動(dòng)穩(wěn)定性不能滿足要求時(shí),可在基底四周做成齒檻,這樣,由基底與土間的摩擦滑動(dòng)變?yōu)橥恋募羟衅茐?,從而提高了基礎(chǔ)的抗滑力。還有什么幾何上的方法? 當(dāng)高填土的橋臺(tái)基礎(chǔ)或土坡上的擋墻地基可能出現(xiàn)滑動(dòng)或在土坡上出現(xiàn)裂縫時(shí),可以增加基礎(chǔ)的理置深度或改用樁基礎(chǔ),提高墩臺(tái)基礎(chǔ)下地基的穩(wěn)定性;或者在土坡上設(shè)置地面排水系統(tǒng),攔截和引走滑坡體以外的地表水,以減少因滲水而引起土坡滑動(dòng)的不穩(wěn)定因素。2.7 2.7 淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算 分析方法:圓弧條分法2 . 1滑動(dòng)力矩抗滑力矩K 位于穩(wěn)定土坡坡頂上基礎(chǔ),當(dāng)基礎(chǔ)邊長(zhǎng)小于3m時(shí),基礎(chǔ)外緣至坡頂?shù)乃骄嚯xs不得小于,且基礎(chǔ)外緣至坡面的水平距離l,對(duì)條基,不得小于,對(duì)矩形基礎(chǔ),不得小于。 當(dāng)坡角大于45度,坡高大于8m時(shí),應(yīng)檢算坡體的穩(wěn)定性。Dlbs謝謝!

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