天然地基浅基础的设计.pptx

1天然地基上浅基础的设计，包括下述各项内容：2.1.1 浅基础设计内容p选择基础的材料、类型和平面布置p选择基础的持力层和埋置深度p确定地基承载力特征值p确定基础尺寸，必要时进行下卧层验算p进行地基变形与稳定性验算p确定剖面尺寸，进行基础结构设计p绘制基础施工图，提出施工说明第1页/共93页22.1.2浅基础设计方法浅基础设计方法地基地基基础基础上部结构上部结构上部结构上部结构p满足了静力平衡条件，忽略了地基、基础和上部结构三者之间受荷前后的变形连续性。地基越软弱，与实际情况差别越大。常规设计法第2页/共93页3常规设计法：常规设计法：满足下列条件时可以采用：满足下列条件时可以采用：（1 1）沉降较小或较均匀沉降较小或较均匀（2 2）基础刚度大基础刚度大第3页/共93页42.1.3地基基础设计原地基基础设计原则则1 1 对地基计算的要求对地基计算的要求2 2 关于荷载取值的规定关于荷载取值的规定第4页/共93页51对地基的计算要对地基的计算要求求设计等级 建筑和地基类型 甲级甲级重要的工业与民用建筑物；重要的工业与民用建筑物；3030层以上的高层建筑；体型复杂，层以上的高层建筑；体型复杂，层数相差超过层数相差超过1010层的高低层连成一体建筑物；大面积的多层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；场地和地基高边坡）；对原有工程影响较大的新建建筑物；场地和地基复杂的一般建筑物；位于复杂地质条件及软土地区的二层及复杂的一般建筑物；位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程。二层以上地下室的基坑工程。乙级乙级除甲级、丙级以外的工业民用建筑物。除甲级、丙级以外的工业民用建筑物。丙级丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物。建筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物。地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度(1)地基基础设计等级第5页/共93页6（2）地基基础的极限状态）地基基础的极限状态 承载能力极限状态正常使用极限状态 对应于地基达到最大承载能力，发生失稳或不适于继续承载的变形；对应于地基基础达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。第6页/共93页7（3）地基基础设计原则）地基基础设计原则p防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，应有防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，应有足够的安全度足够的安全度。（强度要求强度要求）p控制地基的特征变形量不超过规范允许值控制地基的特征变形量不超过规范允许值。（变变形要求形要求）p满足基础结构的强度、刚度和耐久性。满足基础结构的强度、刚度和耐久性。（上部上部结构的其他要求结构的其他要求）第7页/共93页8（4）地基基础设计规）地基基础设计规定定 p所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定；的有关规定；p设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地基变形设计；基变形设计；p设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算，设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算，如有下列情况之一时，仍应作变形验算：如有下列情况之一时，仍应作变形验算：第8页/共93页91.1.地地基基承承载载力力特特征征值值小小于于130kPa130kPa，且且体体型型复杂的建筑；复杂的建筑；2.2.在在基基础础上上及及其其附附近近有有地地面面堆堆载载或或相相邻邻基基础础荷荷载载差差异异较较大大，可可能能引引起起地地基基产产生生过过大大的的不不均匀沉降时；均匀沉降时；3.3.软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；4.4.相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；5.5.地地基基内内有有厚厚度度较较大大或或厚厚薄薄不不均均的的填填土土，其其自重固结未完成时；自重固结未完成时；6.6.地基主要受力层为较厚的软弱土层或局部地基主要受力层为较厚的软弱土层或局部有软弱土层时；有软弱土层时；丙级的建筑物如有下列情况之一时，仍应作变形验算：第9页/共93页10 2 2 荷载计算规定荷载计算规定2.1荷载种类荷载种类永久永久(恒恒)荷载荷载:(1)(1)不随时间变化不随时间变化,(2),(2)变化与均值比可以忽略变化与均值比可以忽略,(3),(3)单调变单调变化并趋于极值。化并趋于极值。可变可变(活活)荷载荷载：变化与均值比不可以忽略：变化与均值比不可以忽略偶然偶然(特殊特殊)荷载荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现其值很大，：在结构使用期间不一定出现，一旦出现其值很大，持续时间很短。持续时间很短。第10页/共93页112.2荷载的代表值荷载的代表值标准值标准值:为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值，如均值为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值，如均值组合值组合值：对于可变荷载，组合超越概率与其出现概率相同对于可变荷载，组合超越概率与其出现概率相同频遇值频遇值：对于可变荷载，超越概率为规定的较小比率对于可变荷载，超越概率为规定的较小比率准永久值：准永久值：对于可变荷载，设计基准期内，其超越的总时间为设计基准期一半的荷载对于可变荷载，设计基准期内，其超越的总时间为设计基准期一半的荷载值。值。第11页/共93页122.3荷载的设计值代表值荷载的设计值代表值分项系分项系数数2.4荷载效应荷载效应上部结构上部结构F F：结构自重：结构自重 屋面楼面荷载屋面楼面荷载 活荷载活荷载基础自重基础自重G G：设计地面高程（内外地面平均值）：设计地面高程（内外地面平均值）F MFF VF MV一般为前两种情况，横向力不大，只做校核一般为前两种情况，横向力不大，只做校核第12页/共93页132.5荷载组合极限状态设计时，荷载组合极限状态设计时，为保为保证结构可靠性对于同时出现底各种荷载设计值的规证结构可靠性对于同时出现底各种荷载设计值的规定定基本组合基本组合：承载能力极限状态设计时，永久作用与可变作用的组合（分项系数）：承载能力极限状态设计时，永久作用与可变作用的组合（分项系数）标准组合标准组合：正常使用极限状态设计时，采用标准值（或组合值）为荷载代表的组合：正常使用极限状态设计时，采用标准值（或组合值）为荷载代表的组合准永久组合：准永久组合：正常使用极限状态设计时，对于可变荷载采用准永久值为荷载代表的组正常使用极限状态设计时，对于可变荷载采用准永久值为荷载代表的组合合第13页/共93页14荷载组合基本组合标准组合准永久组合正常使用极正常使用极限状态下的限状态下的承载力验算承载力验算正常使用极限状态下正常使用极限状态下的变形验算，不记入的变形验算，不记入风荷载和地震作用风荷载和地震作用水平荷载较大的建筑物、水平荷载较大的建筑物、挡土墙等，承载力极限挡土墙等，承载力极限状态下的稳定验算状态下的稳定验算第14页/共93页152.6具体规定具体规定（地基基础规范）（地基基础规范）荷载效应最不利组合与相应的抗力限值荷载效应最不利组合与相应的抗力限值（1 1）按按地地基基承承载载力力确确定定基基础础底底面面积积及及埋埋深深或或按按单单桩桩承承载载力力确确定定桩桩数数时时，传传至至基基础础或或承承台台底底面面上上的的荷荷载载效效应应应应按按正正常常使使用用极极限限状状态态下下荷荷载载效效应应的的标标准准组组合合。相相应应的的抗抗力力应应采采用用地地基基承承载载力力特征值或单桩承载力特征值特征值或单桩承载力特征值。（2 2）计计算算地地基基变变形形时时，传传至至基基础础底底面面上上的的荷荷载载效效应应按按正正常常使使用用极极限限状状态态下下荷荷载载效效应应的的准准永永久久组组合合，不不应应计计入入风风荷荷载载和和地地震震荷荷载载。相应的限值应为。相应的限值应为地基变形允许值地基变形允许值。第15页/共93页16（3 3）计计算算挡挡土土墙墙土土压压力力、地地基基或或斜斜坡坡稳稳定定及及滑滑坡坡推推力力时时，荷荷载载效效应应应应按按承承载载能能力力极极限限状状态态下下荷荷载载效效应应的的基基本本组组合合，但但其其分分项项系系数数均均为为1.01.0。（4 4）在在确确定定基基础础或或桩桩台台高高度度、支支挡挡结结构构截截面面、计计算算基基础础或或支支挡挡结结构构内内力力、确确定定配配筋筋和和验验算算材材料料强强度度时时，上上部部结结构构传传来来的的荷荷载载效效应应组组合合和和相相应应的的基基底底反反力力，应应按按承承载载能能力力极极限限状状态态下下荷荷载载效效应应的的基基本本组组合合，采采用用相相应应的的分分项项系系数数。当当需需要要验验算算基基础础裂裂缝缝宽宽度度时时，应应按按正正常常使用极限状态荷载效应标准组合使用极限状态荷载效应标准组合。（5 5）基础设计安全等级、结构设计使用年限、）基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规定采用，但结构结构重要性系数应按有关规定采用，但结构重要性系数重要性系数不应小于不应小于1.01.0。第16页/共93页17小测验11建筑地基基础设计规范(GB500072002)根据_地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度，将地基基础设计分为三个设计等级。2，根据建筑物地基基础设计等级及长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度，地基基础设计应符合下列基本要求：所有建筑物基础底面尺寸均应满足地基承载力计算的有关规定即满足地基土体强度条件；设计等级为甲级、乙级的建筑物部分丙级的建筑物尚应进行_地基变形_验算；经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙以及基坑工程，尚应进行_稳定性_验算；当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，尚应进行_抗浮_验算。第17页/共93页18小测验23按地基承载力确定基础底面积及埋深时，传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态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。4计算地基变形时，传至基础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，不应计人风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。5在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、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基本组合_计算，采用相应的分项系数。第18页/共93页192.2 浅基础类型扩展基础扩展基础刚性基础刚性基础柔性基础柔性基础联合基础联合基础柱下条形基柱下条形基础础箱形基础箱形基础独立基础独立基础柱下交叉条柱下交叉条形基础形基础筏形基础按结构型式按结构型式壳体基础 按基础材料 无筋基础和钢筋混凝土基础 按结构型式第19页/共93页202.2.1扩展基础扩展基础无筋扩展基础 Rigidfoundation 砖、石、灰土，素混凝土 材料抗拉强度很低有基础台阶宽高比(刚性角)要求扩展基础(柔性基础)Spread foundation钢筋混凝土要满足抗弯,抗剪和抗冲切等结构要求与材料和荷载有关F b1b0h0F第20页/共93页21(a)等高砌法 (b)二一间隔砌法砖基础第21页/共93页22墙下条形基础墙下条形基础柱下钢筋混凝土独立基础Strip foundation钢筋混凝土扩展基础阶梯形基础锥形基础杯形基础第22页/共93页23(a)无肋式 (b)有肋式墙下钢筋混凝土条形基础 第23页/共93页242.2.2 2.2.2 联合基础联合基础矩形联合基础梯形联合基础连梁式联合基础第24页/共93页252.2.3 2.2.3 柱下条形基础柱下条形基础柱下条形基础条形基础的主要受力层深度 3.0bStrip foundation第25页/共93页262.2.4 2.2.4 柱下交叉条形基础柱下交叉条形基础柱下柱下:土质更差土质更差,或荷载很大或荷载很大,四面基础相连四面基础相连纵向条形基础纵向条形基础横向条形基础横向条形基础Cross Strip footing第26页/共93页272.2.5筏形基础筏形基础土质更差土质更差,单独基础联成整体单独基础联成整体,游泳馆游泳馆,筏筏下有肋下有肋,板下处理板下处理Mat foundation第27页/共93页28平板式 梁板式 第28页/共93页292.2.6 2.2.6 箱形基础箱形基础有筏、墙和顶板形成箱，整体性更有筏、墙和顶板形成箱，整体性更好好底板底板外外墙墙内内墙墙第29页/共93页30箱形基础第30页/共93页312.3 浅基础深度的确定基础埋置深度：基础底面埋在地面下的深度。下卧层持力层（受力层）持力层（受力层）FG第31页/共93页32基础埋深确定基础埋深确定的基本原则的基本原则1.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：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：2.D大于大于50cm,表土扰动，植物，冻融，冲蚀表土扰动，植物，冻融，冲蚀3.基础顶距离表土大于基础顶距离表土大于10cm，保护，保护4.桥要求在冲刷深度以下桥要求在冲刷深度以下D大于大于10cm第32页/共93页33 确定基础埋置深度时，必须综合考虑：p建筑物用途、结构类型、荷载性质和大小；有无地下室，设备基础和地下设施，基础的型式和构造；p工程地质；p水文地质；p地基冻融条件；p场地环境条件。第33页/共93页342.3.1 建筑物用途，结构要求 基础埋深首先满足建筑物用途功能。高层建筑箱基和筏基的埋置深度，应满足地基承载力、变形和稳定性要求。在抗震设防区，除岩石地基外，采用天然地基时，不宜小于建筑物总高度的1/15；当采用桩筏（箱）基时，不宜小于建筑物总高度的1/181/20。当为6度设防或非抗震设计的埋深可适当减小。确定埋置深度应综合考虑上部结构和基础的刚度、场地上的类别分析确定 第34页/共93页351 1 地下室，地下管道（上下水，煤气电地下室，地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修，要求地缆）应在基底以上，便于维修，要求地下室下室,作用作用:承载力变形 补偿基础F第35页/共93页36在满足其在满足其他要求下他要求下尽量浅埋尽量浅埋只有低层只有低层房屋可用房屋可用,否则处理否则处理尽量浅埋尽量浅埋但是如但是如h h1 1太小就为太小就为IIIIh14 m 桩基桩基或处理或处理好土好土软土软土(很深很深)好土好土软土软土软土软土好土好土 I II III IVh1h12.3.2 工程地质条件第36页/共93页37 L/H=12基础埋深不同时(1)主楼与裙房 高度不同,分期施工设置后浇带(2)台阶式相连台阶式相连第37页/共93页382.3.3水文地质条件尽量埋在尽量埋在地下水位以上地下水位以上当基础埋置于地下水位以下时，应采取当基础埋置于地下水位以下时，应采取在施工时对地基土不受扰动的措施。在施工时对地基土不受扰动的措施。防止挖土减压隆起开裂，控制开挖深度基坑基坑第38页/共93页39考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深dmin zd hmaxZd 设计冻深；hmax允许残留冻土最大厚度ZdZ0dmin室内地面hmax2.3.4 地基冻融条件第39页/共93页40冻胀丘冻胀丘Pingo随冻结面向下发展，当冻结层上水的压力大于上覆土层强度时，地随冻结面向下发展，当冻结层上水的压力大于上覆土层强度时，地表就发生隆起，便形成冻胀丘。表就发生隆起，便形成冻胀丘。第40页/共93页41发生冻胀的条件发生冻胀的条件（1）土的条件土的条件 一般是细颗粒土。一般是细颗粒土。砂土的毛细高度小，发生冰冻时体积膨胀，砂土的毛细高度小，发生冰冻时体积膨胀，孔隙水排走，骨架不变。太细的土，水分供应孔隙水排走，骨架不变。太细的土，水分供应不及时，冻胀也不明显。不及时，冻胀也不明显。（2）温度条件温度条件 低于冻结温度低于冻结温度（3）水力条件水力条件含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重第41页/共93页422.3.5场地环境条件3.5b-2.5b-条形条形矩形矩形式式中中：，基础基础底面外边缘线至坡顶的水平距离；底面外边缘线至坡顶的水平距离；b b，垂直垂直于坡顶边缘线的基础底面边长；于坡顶边缘线的基础底面边长；d d，基础埋置深度基础埋置深度；，边坡边坡坡角。坡角。注：当边坡坡角大于注：当边坡坡角大于4545o o、坡高大于、坡高大于8m8m时，应验算坡体稳定性。时，应验算坡体稳定性。第42页/共93页43新旧相邻建筑物有一定距离新旧相邻建筑物有一定距离否则要求支护否则要求支护并且要严格限制支护的水平位移并且要严格限制支护的水平位移L/H=12相邻基础埋深相邻基础埋深LH第43页/共93页44思考题思考题1、地基基础设计应满足哪些原则？2、试述柔性基础、刚性基础的受力及变形特点？3、基础埋深的选择应考虑哪些因素？4、什么是地基、基础？什么是天然地基？5、试述地基基础设计的一般步骤？6、天然地基上的浅基础有哪些类型？7、地下水位变化对浅基础工程有何影响？8、在地基基础设计时应如何考虑荷载分项系数？第44页/共93页45小测验1无筋扩展基础通常由砖、石、素混凝土、灰土和三合土等材料砌筑而成。这些材料都 具有相对较好的_性能，但其_强度却较低，因此，设计时必须保证基 础内的拉应力和剪应力不超过基础材料强度的设计值。2扩展基础一般包括_和_。3基础埋置深度是指_距地面的距离。4除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的_；桩箱或桩筏基础的埋置深度(不计桩长)不宜小于建筑物高度的_。第45页/共93页46小测验5下面有关建筑物基础埋置深度选择的叙述正确的是：_。(A)当地基中存在承压水时，可不考虑其对基础埋置深度的影响；(B)靠近原有建筑物基础修建的新建筑物，其基础埋置深度宜小于原有建筑物基础埋深；(C)当存在地下水时，基础应尽量埋在水位以下；(D)如果在基础影响范围内有管道或坑沟等地下设施时，基础应放在它们的上面。6对于四层框架结构，地基表层土存在4m厚的“硬壳层”，其下卧层土的承载力明显低于“硬壳层”承载力。下列基础形式中较为合适的是：_。(A)混凝土柱下独立基础；(B)钢筋混凝土柱下独立基础；(C)灰土基础；(D)砖基础。第46页/共93页472.4地基承载力2.4.1 2.4.1 地基承载力概地基承载力概念念 建筑物荷载通过基础作用于地基，对地基提出两建筑物荷载通过基础作用于地基，对地基提出两个方面的要求个方面的要求1.1.变形要求变形要求建筑物基础在荷载作用下产生最大沉降量或沉建筑物基础在荷载作用下产生最大沉降量或沉降差，应该在该建筑物所允许的范围内降差，应该在该建筑物所允许的范围内 2.2.稳定要求稳定要求建筑物的基底压力，应该在地基所允许的承载建筑物的基底压力，应该在地基所允许的承载能力之内能力之内 地基承载力（bearing capacity of subgrade）：地基土单位面积上承受荷载的能力。单位：kPa第47页/共93页48地基变形的三个阶段地基变形的三个阶段 0sppbpubucppbpbppuppua.a.线性变形阶段线性变形阶段塑性变形区连续滑动面obob段，荷载小，主要产生压缩变形，荷载段，荷载小，主要产生压缩变形，荷载与沉降关系接近于直线，土中与沉降关系接近于直线，土中f f,地地基处于弹性平衡状态基处于弹性平衡状态b.b.弹塑性变形阶段弹塑性变形阶段bubu段，荷载增加，荷载与沉降关系呈曲段，荷载增加，荷载与沉降关系呈曲线，地基中局部产生剪切破坏，出现塑线，地基中局部产生剪切破坏，出现塑性变形区性变形区c.c.破坏阶段破坏阶段ucuc段，塑性区扩大，发展成连续滑动面，段，塑性区扩大，发展成连续滑动面，荷载增加，沉降急剧变化荷载增加，沉降急剧变化pb比例极限荷载比例极限荷载 或或临塑荷载临塑荷载pu极限荷载极限荷载第48页/共93页49地基的破坏形式地基的破坏形式 地基开始出现剪切破坏（即弹性变形阶段转变为弹地基开始出现剪切破坏（即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶段）时，地基所承受的基底压力称为塑性变形阶段）时，地基所承受的基底压力称为临塑荷临塑荷载载pb 地基濒临破坏（即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段）地基濒临破坏（即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段）时，地基所承受的基时，地基所承受的基底底压力称为压力称为极限荷载极限荷载pu1.1.整体剪切破坏整体剪切破坏a.p-sa.p-s曲线上有两个明显的转折点，可区分地基变形的曲线上有两个明显的转折点，可区分地基变形的三个阶段三个阶段b.b.地基内产生塑性变形区，随着荷载增加塑性变形区地基内产生塑性变形区，随着荷载增加塑性变形区发展成连续的滑动面发展成连续的滑动面c.c.荷载达到极限荷载后，基础急剧下沉，并可能向一荷载达到极限荷载后，基础急剧下沉，并可能向一侧倾斜，基础两侧地面明显隆起侧倾斜，基础两侧地面明显隆起第49页/共93页502.2.局部剪切破坏局部剪切破坏a.p-sa.p-s曲线转折点不明显，没有明显的直线段曲线转折点不明显，没有明显的直线段b.b.塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内区域内c.c.荷载达到极限荷载后，基础两侧地面微微隆起荷载达到极限荷载后，基础两侧地面微微隆起3.3.冲剪破坏冲剪破坏b.b.地基不出现明显连续滑动面地基不出现明显连续滑动面 c.c.荷载达到极限荷载后，基础两侧地面不隆起，而荷载达到极限荷载后，基础两侧地面不隆起，而是下陷是下陷a.p-sa.p-s曲线没有曲线没有明显的转折点明显的转折点第50页/共93页51承承载载力力的的方方法法确确定定地地基基理论分析法理论分析法原位试验法原位试验法当地经验法当地经验法临塑荷载临塑荷载 P1/4临界荷载临界荷载 Pu/安全系数安全系数极限荷载极限荷载 Pu2.4.2 地基承载力特征值的确定第51页/共93页52地基承载力计算地基承载力计算规范规定的公式规范规定的公式荷载板原位试验荷载板原位试验经验方法经验方法千千斤斤顶顶荷载板荷载板第52页/共93页53 地基容许承载力地基容许承载力：是指地基稳定有足够安是指地基稳定有足够安全度的地基承载力，相当于地基极限承载力全度的地基承载力，相当于地基极限承载力除以一个安全系数。除以一个安全系数。地基承载力特征值地基承载力特征值：指由载荷试验测定的：指由载荷试验测定的压力压力变形关系曲线变形关系曲线线性变形段内线性变形段内规定的变形规定的变形所对应的压力值，其最大值为所对应的压力值，其最大值为比例界限值比例界限值。第53页/共93页54一、按抗剪强度指标确定地基承载力一、按抗剪强度指标确定地基承载力1.1.抗剪强度指标标准值抗剪强度指标标准值ck、ka.a.根据室内根据室内n n组三轴试验组三轴试验结果，计算土性指标的结果，计算土性指标的平均值、标准差和变异平均值、标准差和变异系数系数平均值平均值标准差标准差变异系数变异系数b.b.计算内摩擦角和粘聚力的计算内摩擦角和粘聚力的统计修正系数统计修正系数、cc.c.计算内摩擦角和粘聚计算内摩擦角和粘聚力的标准值力的标准值第54页/共93页552.2.确定地基承载力特征值确定地基承载力特征值当当e0.0330.033b，根据土的抗剪，根据土的抗剪强度指标确定地基承载力强度指标确定地基承载力fa 土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值Mb、Md、Mc 承载力系数（可根据承载力系数（可根据 k查表得到查表得到)g地基土的重度，地下水位以下取地基土的重度，地下水位以下取浮重度浮重度d基础埋置深度基础埋置深度(m)，从，从室外地面标高室外地面标高计算计算gm基础底面以上土的加权重度，地下水位以下取浮重度基础底面以上土的加权重度，地下水位以下取浮重度b 基础底面宽度，基础底面宽度，大于大于6 6m时时，按，按6 6m取值取值，对于砂土，对于砂土小于小于 3 3m时时按按3 3m取值取值ck 基底下基底下一倍短边宽一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值深度内土的粘聚力标准值第55页/共93页56 承载力系数Mb、Md、Mc 第56页/共93页57讨论事实上，上述公式相当于事实上，上述公式相当于临界荷载临界荷载P P1/41/4，只不过规范对，只不过规范对k 2424的的M Mb b值结合载荷试验数据予以提高。值结合载荷试验数据予以提高。另外，对另外，对偏心距偏心距的限制，主要是避免基底压力分布很不均的限制，主要是避免基底压力分布很不均匀的情况出现。匀的情况出现。使用土的强度理论公式确定承载力特征值时，应进行使用土的强度理论公式确定承载力特征值时，应进行地基地基变形验算变形验算。基底下基底下一倍短边宽一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值、内摩擦角标深度内土的粘聚力标准值、内摩擦角标准值（准值（非平均值非平均值）系数系数M Md d大于等于大于等于1 1，承载力随埋深线性增加，承载力随埋深线性增加注意基础埋深的取值；基础宽度的取值；注意基础埋深的取值；基础宽度的取值；对于饱和软土，增大基底尺寸不可能提高地基承载力。对于饱和软土，增大基底尺寸不可能提高地基承载力。e e0.033,控制基底最大边缘压力与最小边缘压力之比1.5第57页/共93页58用抗剪强度指标确定地基承载力用抗剪强度指标确定地基承载力已知某粘性土的内摩擦角标准值已知某粘性土的内摩擦角标准值k20，粘聚力粘聚力Ck12kPa，基础底宽，基础底宽b1.8m，埋，埋深深d1.2m，基底以上土的重度，基底以上土的重度18.3kN/m3，基底以下土的重度，基底以下土的重度19.0kN/m3，有效重度，有效重度10kN/m3，轴，轴心受压。心受压。要求：试按下列两种情况分别确定地基承载要求：试按下列两种情况分别确定地基承载力特征值力特征值fa（1）基底以下无地下水。）基底以下无地下水。（2）基底以下）基底以下0.1m处为地下水面。处为地下水面。第58页/共93页59解解:(1):(1)按按k k2020查表查表3-53-5，得，得，M Mb b0.510.51、M Md d=3.06=3.06、M Mc c =5.66=5.66(2)由于地下水位离基底很近，故基底下土的重度取有效重度，Mb0.51、Md=3.06、Mc=5.66第59页/共93页60某粘土地基上的基础尺寸及埋深如图所示，某粘土地基上的基础尺寸及埋深如图所示，试按规范强度理论公式计算地基承载力特征试按规范强度理论公式计算地基承载力特征值。值。Mb=1.18，Md=4.51，Mc=7.03 fa=167.5Ck=5第60页/共93页61二二 按原位测试成果确定地基承载力按原位测试成果确定地基承载力（一）载荷试验法（一）载荷试验法 千斤顶荷载板平衡架拉锚p-sp-s曲线确定地基承载曲线确定地基承载力特征值力特征值:1.p-s1.p-s曲线有明确的比例曲线有明确的比例界限时，取比例界限所对界限时，取比例界限所对应的荷载值应的荷载值 2.2.极限荷载能确定，且值极限荷载能确定，且值小于对应比例界限的荷载小于对应比例界限的荷载值的值的2 2倍时，取极限荷载值倍时，取极限荷载值的一半的一半 3.3.不能按上述两点确定时，不能按上述两点确定时，取取s/b=0.01s/b=0.010.0150.015对应荷对应荷载值；但值不应大于最大载值；但值不应大于最大加载量的一半加载量的一半 pup0s由拐点得地基极限承载力pu，除以安全系数Fs得容许承载力ppb第61页/共93页62按地基载荷试验确定地基的承载力特值 第62页/共93页63（二）静力触探试验法（二）静力触探试验法 探头探头QfQcF钻杆钻杆用静压力将装有探头的触探器压入土中，通用静压力将装有探头的触探器压入土中，通过压力传感器及电阻应变仪测出土层对探头过压力传感器及电阻应变仪测出土层对探头的贯入阻力。探头贯入阻力的大小直接反映的贯入阻力。探头贯入阻力的大小直接反映了土的强度的大小，把贯入阻力与荷载试验了土的强度的大小，把贯入阻力与荷载试验所得到的地基容许承载力建立相关关系，从所得到的地基容许承载力建立相关关系，从而即可按照实测的贯入阻力确定地基的容许而即可按照实测的贯入阻力确定地基的容许承载力值。还可以把土的贯入阻力与土的变承载力值。还可以把土的贯入阻力与土的变形模量及压缩模量建立相关关系，从而可以形模量及压缩模量建立相关关系，从而可以确定变形模量和压缩模量确定变形模量和压缩模量 方法简介：探头阻力探头阻力Q可分可分为两个部分为两个部分1.1.锥头阻力锥头阻力Qc 2.2.侧壁摩阻力侧壁摩阻力Qf 比贯入阻力：比贯入阻力：探头单位截面积的阻力探头单位截面积的阻力 第63页/共93页64（三）标准贯入试验法（三）标准贯入试验法试验时，先行钻孔，再把上端接有钻杆试验时，先行钻孔，再把上端接有钻杆的标准贯入器放至孔底，然后用质量为的标准贯入器放至孔底，然后用质量为63.5kg63.5kg的锤，以的锤，以76cm76cm的高度自由下落将的高度自由下落将贯入器先击入土中贯入器先击入土中15cm15cm，然后测继续打，然后测继续打30cm30cm的所需要锤击数，该击数称为标准的所需要锤击数，该击数称为标准贯入击数贯入击数 方法介绍：建立建立标准贯入击数标准贯入击数与与地基承载力地基承载力之间的之间的对应关系，可以得到相应标准贯入击数对应关系，可以得到相应标准贯入击数下的地基承载力下的地基承载力 第64页/共93页65（四）（四）地基承载力特征值修正地基承载力特征值修正规范规范规定：规定：当当b3m3m或或d0.5m0.5m，地基承载力特征值应地基承载力特征值应该进行修正该进行修正fa ，修正修正后的地基承载力特征值后的地基承载力特征值fak ，地基承载力地基承载力特征值，从载荷试验或其它原位测试、经验值特征值，从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值等方法确定的地基承载力特征值g，地基地基土的重度，地下水位以下取浮重度土的重度，地下水位以下取浮重度B，基础基础底面宽度，底面宽度，D，基础埋置深度基础埋置深度(m)，一般一般从从室外地面标高室外地面标高计算计算gM，基础基础底面以上土的加权重度，地下水位以下取浮重度底面以上土的加权重度，地下水位以下取浮重度b、d，基础基础宽度和埋深的地基承载力修正系数（可查表）宽度和埋深的地基承载力修正系数（可查表）第65页/共93页66基础宽度和埋深的地基承载力修正系数基础宽度和埋深的地基承载力修正系数fa=Mbb+Md md+Mcck不再做宽度和深度修正第66页/共93页67 地基容许承载力确定地基容许承载力确定=0+k11(b-2)+k22(h-3)公路桥涵地基与基础设计规范 (JTJ 024-85)第67页/共93页68地基承载力的深宽修正地基承载力的深宽修正条件：条件：已知某工程地质资料：第一层为人工填土，已知某工程地质资料：第一层为人工填土，天然重度天然重度117.5kN/m3，厚度，厚度h10.8m；第二层为耕植土，天然重度第二层为耕植土，天然重度216.8kN/m3，厚度厚度h21.0m；第三层为粘性土，天然重度；第三层为粘性土，天然重度319kN/m3，孔隙比，孔隙比e0.75，天然含水量，天然含水量w26.2%，塑限，塑限wp23.2%，液限液限wL35.2，厚度，厚度h36.0m；基础底宽；基础底宽b3.2m，埋深，埋深d1.8m，以第三层土为持力层，其承载力特征，以第三层土为持力层，其承载力特征值值fak210kPa。要求：要求：计算修正后的地基承载力特征值计算修正后的地基承载力特征值fa第68页/共93页69解:塑性指数液性指数查表2-5 b0.3、d=1.6基底以上土的加权平均重度修正后的地基承载力特征值：第69页/共93页70 （2）变形特征与允许值变形特征与允许值 地基变形特征：地基变形特征：沉降量、沉降差、沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜倾斜、局部倾斜 （2-15）变形特征允许值。表变形特征允许值。表2-62.4.3 地基变形验算1 变形分析（1）变形分析的目的 使用要求 施工需要 第70页/共93页71建筑地基基础设计规范采用变形特征作为地基变形计算的控制指标，可分为：沉降量 基础中心的沉降值；沉降差 相邻柱基的沉降量差值；倾 斜 单独基础在倾斜方向两端点的沉 降差与其距离之比值；局部倾斜砖石结构纵墙某一段（取6 10m）内基础两点沉降差与其距 离比值。第71页/共93页722 2 地基变形规定地基变形规定由于建筑地基不均匀、荷载差异很大、体型复杂等由于建筑地基不均匀、荷载差异很大、体型复杂等因素引起的地基变形，对于因素引起的地基变形，对于砌体承重结构砌体承重结构应由应由局部局部倾斜值控制倾斜值控制；对于；对于框架结构和单层排架结构框架结构和单层排架结构应由应由相相邻柱基的沉降差控制邻柱基的沉降差控制；对于；对于多层或高层建筑和高耸多层或高层建筑和高耸结构结构应由应由倾斜值倾斜值控制；必要时尚应控制控制；必要时尚应控制平均沉降量平均沉降量。在必要情况下，需要分别预估建筑物在施工期间和使用期间的地基变形值，以便预留建筑物有关部分之间的净空，选择连接方法和施工顺序。一般多层建筑物在施工期间完成的沉降量，对于砂土可认为其最终沉降量已完成80%以上，对于其它低压缩性土可认为已完成最终沉降量的50%80%，对于中压缩性土可认为已完成20%50%，对于高压缩性土可认为已完成5%20%。第72页/共93页73 2）计算方法：计算方法：理想方法：考虑上部结构理想方法：考虑上部结构-基础基础-地基共同地基共同 作用进行整体分析作用进行整体分析。实用方法：计算一些控制点的沉降量，实用方法：计算一些控制点的沉降量，由此得由此得变形特征值。变形特征值。分层总和法计算，经验系数修正分层总和法计算，经验系数修正 s=s s s 用用分层总和法分层总和法算得的值。算得的值。s 沉降计算经验系数。沉降计算经验系数。3、变形特征值的计算1）荷载：长期效应组合，不计风、地震。第73页/共93页744、地基变形导致的损害特点（一）柔性结构 考虑上部结构刚度影响以屋架柱基础为承重体系的木结构和排架结构，对基础的不均匀沉降具有很大的顺从性，沉降差一般不会引起主体结构的附加应力。（二）敏感性结构砖石砌体承重的结构和钢筋混凝土框架结构，对基础不均匀沉降反应很灵敏，在调整地基不均匀沉降的同时，会引起结构中的次应力，甚至会在构件、墙体中产生裂缝。第74页/共93页75 烟筒、水塔等高耸建筑物之下整体配置的独立基烟筒、水塔等高耸建筑物之下整体配置的独立基础与上部结构础与上部结构浑然一体浑然一体，使整个体系有很大刚度，当，使整个体系有很大刚度，当地基不均匀沉降时，基础转动倾斜，但几乎不会发生地基不均匀沉降时，基础转动倾斜，但几乎不会发生相对挠曲；此外，体形简单、长高比很小，通常采用相对挠曲；此外，体形简单、长高比很小，通常采用框架剪力墙或筒体结构的高层建筑框架剪力墙或筒体结构的高层建筑，其下常配置，其下常配置相对相对挠曲很小挠曲很小的箱形基础、桩基及其它形式的深基础，也的箱形基础、桩基及其它形式的深基础，也可作为刚性结构考虑。可作为刚性结构考虑。（三）刚性结构第75页/共93页76下图为甲、乙两个刚性基础的底面。甲基础底面面积为乙的四分之一。在两个基础底面上作用着相同的竖向均布荷载q.如果两个基础位于完全相同的地基上，且基础的埋深也相同，问哪一个基础的极限承载力pu更大（单位面积上的压力）？为什么？哪一个基础的沉降量更大？为什么？思考题？第76页/共93页77概念题：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？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，并加作一层地下室加大基础埋深，并加作一层地下室B