天然地基上浅基础设计.pptx

常用的砖、灰土常用的砖、灰土常用的砖、灰土常用的砖、灰土 、混凝土、毛石、三、混凝土、毛石、三、混凝土、毛石、三、混凝土、毛石、三合土等合土等合土等合土等,属于刚性材料，抗压强度较高，但属于刚性材料，抗压强度较高，但属于刚性材料，抗压强度较高，但属于刚性材料，抗压强度较高，但抗拉及抗剪强度偏低，由刚性材料制作的基抗拉及抗剪强度偏低，由刚性材料制作的基抗拉及抗剪强度偏低，由刚性材料制作的基抗拉及抗剪强度偏低，由刚性材料制作的基础称为刚性基础。础称为刚性基础。础称为刚性基础。础称为刚性基础。刚性基础一、基础的分类 第1页/共30页1 1）砖：就地取材，价格低廉，施工简便，但强度、耐久）砖：就地取材，价格低廉，施工简便，但强度、耐久性、抗冻性差。性、抗冻性差。2 2）灰土）灰土:石灰和粘性土按石灰和粘性土按3 3：7 7或或2 2：8 8混合而成，逐层虚铺混合而成，逐层虚铺并夯实，其脆性大。并夯实，其脆性大。3 3）混凝土：为节省水泥用量，可掺入）混凝土：为节省水泥用量，可掺入30%30%体积的毛石，强体积的毛石，强度和耐久及抗冻均较好。度和耐久及抗冻均较好。4 4）毛石：未加工整平的石料，就地取材，强度高未风化。）毛石：未加工整平的石料，就地取材，强度高未风化。5 5）三合土：用石灰、砂、骨料按体积为）三合土：用石灰、砂、骨料按体积为1 1：2 2：4141：3 3：6 6配成。南方地区常用。配成。南方地区常用。开拓知识点第2页/共30页柔性基础柔性基础 用抗拉、抗压、抗弯、抗剪均较好的钢筋混凝土用抗拉、抗压、抗弯、抗剪均较好的钢筋混凝土材料做基础（不受刚性角的限制），用于地基承载力材料做基础（不受刚性角的限制），用于地基承载力较差、上部荷载较大、设有地下室且基础埋深较大的较差、上部荷载较大、设有地下室且基础埋深较大的建筑建筑.在混凝土基础底部配置受力钢筋，利用钢筋受在混凝土基础底部配置受力钢筋，利用钢筋受拉，这样基础可以承受弯矩，也就不受刚性角的限制。拉，这样基础可以承受弯矩，也就不受刚性角的限制。所以钢筋混凝土基础也称为柔性基础。所以钢筋混凝土基础也称为柔性基础。一、基础的分类第3页/共30页1、独立基础：也叫“单独基础”，最常用的是柱下基础。2、条形基础：条形基础是墙下最常用的一种基础形式，当柱下独立基础不能满足要求时，也可以使用条形基础。条形基础分为1）墙下条形基础2）柱下条形基础3）十字交差钢筋混凝土条形基础”。若是相邻两柱相连，又称“联合基础”或“双柱联合基础”。3、筏板基础：按其构造形式可以分为“梁板式”和“平板式”。4、箱型基础：由钢筋混凝土底板、顶板和纵横交错的内外隔墙组成。具有很大的空间刚度和抵抗不均匀沉降的能力，抗震性能好，且顶板与底板之间的空间可以做地下室。5、壳体基础：其现阶段主要用于筒形构筑物的基础。6、岩层锚杆基础：高塔工程中应用。一、基础的分类浅基础浅基础第4页/共30页 正倒椎M形组合壳体基础 筏板基础（平板式和肋梁式）一、基础的分类浅基础浅基础第5页/共30页一、基础的分类深基础深基础 位于地基深处承载力较高的土层上，埋置深度大于5m或大于基础宽度的基础，称为深基础，如桩基、地下连续墙、墩基和沉井等。墩基础桩基础第6页/共30页1)1)建筑物的用途，有无地下设施，基础和形式和构造；建筑物的用途，有无地下设施，基础和形式和构造；2)2)作用在地基上的荷载大小和性质；作用在地基上的荷载大小和性质；3)3)工程地质和水文地质条件；工程地质和水文地质条件；4)4)相邻建筑物的基础埋深；相邻建筑物的基础埋深；5)5)地基土冻胀和融陷的影响。地基土冻胀和融陷的影响。小桥涵基础埋深还应考虑，冲刷深度和冰冻深度小桥涵基础埋深还应考虑，冲刷深度和冰冻深度二、基础埋置深度 1.1.1.1.基础埋置深度的影响因素基础埋置深度的影响因素基础埋置深度的影响因素基础埋置深度的影响因素 选择基础埋深实质就是选择合适的地基持力层第7页/共30页2.2.原则及基本要求原则及基本要求在满足承载力的条件下尽量浅埋，基本要求：1 1）基础顶距离表土大于）基础顶距离表土大于10cm10cm 2)2)除岩石以外，除岩石以外，d d大于大于100cm100cm3)3)要求在局部冲刷深度以下安全值范围（常规值要求在局部冲刷深度以下安全值范围（常规值为为1 1米）米）4 4）要求不小于冻结深度线以下）要求不小于冻结深度线以下0.250.25米。（哈尔滨米。（哈尔滨冻结线冻结线2 2米左右米左右,北极圈北极圈最厚的地方达1400米）5 5）相邻建筑的基础，新基础不能大于旧基础埋深，）相邻建筑的基础，新基础不能大于旧基础埋深，否则需保证间距。否则需保证间距。二、基础埋置深度 第8页/共30页主要测站最大冻土深度杭州5厘米；上海至武汉一线8-10厘米；合肥11厘米；济南西安45厘米；北京85厘米；兰州银川103厘米；呼和浩特、沈阳120厘米以上；哈尔滨200厘米；长春150厘米；丹东、大连90厘米。最大冻结深度最大冻结深度最大冻结深度最大冻结深度 冻土最深的地方是在大兴安岭北部、新疆和青藏高原，内蒙古的二连浩特和新疆的乌恰都在300厘米以上，位于新疆天山腹地的和静县巴音布鲁克气象站，曾记录到439厘米的深度，是我国冻土记录中的冠军。青藏公路昆仑山北坡、西藏北部安多地区永久冻土层厚达80100米。第9页/共30页三、浅基设计和检算（埋深（埋深5米内）米内）1)1)刚性角要求刚性角要求 为确保基础底面不产生拉应力，最为确保基础底面不产生拉应力，最大限度地节约基础材料。构造上通过大限度地节约基础材料。构造上通过限制刚性基础宽高比来满足刚性角的限制刚性基础宽高比来满足刚性角的要求（参规范）。要求（参规范）。2)2)基础底面宽度基础底面宽度bmaxbmax的要求的要求1.1.1.1.刚性基础设计要求刚性基础设计要求刚性基础设计要求刚性基础设计要求b0bHc第10页/共30页三、浅基设计和检算1 1）基础高为顶面和底面标高之差。）基础高为顶面和底面标高之差。2 2）通常情况下，基础的襟边不得小于1530cm。3 3）基础断面可做成梯形，也可做成阶梯形，每踏步高75cm。4)4)刚性角一般为刚性角一般为30403040。2.2.2.2.基础设计常规尺寸基础设计常规尺寸基础设计常规尺寸基础设计常规尺寸第11页/共30页三、浅基设计和检算3.3.浅基础的主要检算项目浅基础的主要检算项目1 1）地基强度检算（持力层和软弱下卧层）地基强度检算（持力层和软弱下卧层）2 2）基底偏心检算（）基底偏心检算（）3 3）基础稳定性检算（抗）基础稳定性检算（抗倾覆、抗滑动稳定）4 4）沉降检算（仅计算恒载下的基础均匀和）沉降检算（仅计算恒载下的基础均匀和沉降沉降差差）第12页/共30页三、浅基设计和检算1.1.地基强度检算（持力层和软弱下卧层）地基强度检算（持力层和软弱下卧层）1)1)持力层强度检算 （曲线上时为双向偏心）2）软弱下卧层强度检算 首先判别是否属于软弱下卧层。方法为：规范法分别计算持力层和下卧层的容许承载力，如若下卧层小于持力层值，则确认为软弱下卧层。软弱下卧层顶的总应力要求满足：第13页/共30页2.基底偏心检算要求满足：（为截面核心半径）三、浅基设计和检算第14页/共30页三、浅基设计和检算3.基础稳定性检算1）抗倾覆稳定性 2）抗滑动稳定性（y:基底截面形心至最大受压边缘的距离）第15页/共30页三、浅基设计和检算4.沉降检算计算沉降仅考虑恒载的作用，要求1）基础均匀总沉降值小于2）相邻基础沉降差小于 (L为相邻墩台间的跨径长度，以米计，小于25米，以25米计)第16页/共30页三、浅基设计和检算基础上的荷载基础上的荷载基础上的荷载基础上的荷载1.1.永久荷载（恒载）永久荷载（恒载）是指作用位置和大小、方向固定不变的荷载。是指作用位置和大小、方向固定不变的荷载。1 1）作用在桥梁上部结构的恒载，主要是结构物自身的重力及附属设备）作用在桥梁上部结构的恒载，主要是结构物自身的重力及附属设备等外加重力等。等外加重力等。2 2）作用在墩台的恒载，主要是上部结构的恒载支座作用力、墩台本身）作用在墩台的恒载，主要是上部结构的恒载支座作用力、墩台本身重力、土压力及其引起的土侧压力或水浮力（水中墩台）、基础变位影重力、土压力及其引起的土侧压力或水浮力（水中墩台）、基础变位影响力、混凝土收缩徐变力、预应力结构的预应力等。响力、混凝土收缩徐变力、预应力结构的预应力等。第17页/共30页三、浅基设计和检算基础上的荷载基础上的荷载基础上的荷载基础上的荷载2.2.可变荷载（分为基本可变荷载即活载和其它可变荷载）可变荷载（分为基本可变荷载即活载和其它可变荷载）1 1）基本可变荷载）基本可变荷载主要部分是车辆荷载及其影响力；主要部分是车辆荷载及其影响力；包括：汽车、汽车冲击力、离心力、汽车引起的土侧压力、人群、平板挂车或履包括：汽车、汽车冲击力、离心力、汽车引起的土侧压力、人群、平板挂车或履带车、平板挂车或履带车引起的土侧压力等。带车、平板挂车或履带车引起的土侧压力等。2 2）其它可变荷载）其它可变荷载包括自然和人为产生的各种变化力。包括自然和人为产生的各种变化力。包括：风力、汽车制动力、流水压力、冰压力、温度影响力、支座摩阻力等。包括：风力、汽车制动力、流水压力、冰压力、温度影响力、支座摩阻力等。第18页/共30页三、浅基设计和检算基础上的荷载基础上的荷载3.3.偶然荷载偶然荷载是指偶然或极少出现的荷载。比如地震力、船只或漂流物的撞击力等。是指偶然或极少出现的荷载。比如地震力、船只或漂流物的撞击力等。4.4.荷载组合荷载组合以上以上各种荷载及外力，并非同时作用于桥梁上，它们发生的机率也各不各种荷载及外力，并非同时作用于桥梁上，它们发生的机率也各不相同，因此，设计桥涵时，应根据结构物的特性，考虑它们同时作用的相同，因此，设计桥涵时，应根据结构物的特性，考虑它们同时作用的可能性进行适当的组合。根据各种荷载的重要性，荷载的组合分为六类。可能性进行适当的组合。根据各种荷载的重要性，荷载的组合分为六类。（选择最不利荷载组合进行检算选择最不利荷载组合进行检算，并且通常以纵向验算控制设计并且通常以纵向验算控制设计。）。）第19页/共30页算例 某桥梁，无水，采用矩形基础，基础的尺寸见下图，桥址土质为松散某桥梁，无水，采用矩形基础，基础的尺寸见下图，桥址土质为松散碎石土，基本承载力为碎石土，基本承载力为400kpa400kpa，天然容重为，天然容重为17KN/m17KN/m3 3 .已知基顶合力（不已知基顶合力（不包括基础和覆土重）如下表，试进行基础检算。包括基础和覆土重）如下表，试进行基础检算。项目单孔轻载单孔重载双孔重载竖向力N（KN）106001100011800力矩M(KN.m)9900101009400水平力H(KN)390390390基顶合力表基顶合力表第20页/共30页437637427627 纵向纵向 横向横向 （单位：（单位：cmcm）100100200 桥墩基础尺寸图桥墩基础尺寸图第21页/共30页1.基底合力计算基底合力计算计算基础和覆土重计算基础和覆土重G：项目单孔轻载单孔重载双孔重载竖向力N（KN）131501355014350力矩M(KN.m)106801088010180水平力H(KN)390390390第22页/共30页2.基底截面特性计算基底截面特性计算W的计算分析的计算分析?mm第23页/共30页3.基底应力强度检算基底应力强度检算1）单孔重载的应力：）单孔重载的应力：2）双孔重载的应力：）双孔重载的应力：3）基底容许承载力计算）基底容许承载力计算 600.578.7603.7115.7查规范：k1=2.5，k2=4.5代入上式得=658kpa.4）基底强度由双孔重载控制 max=603.7kpa=658kpa （合格）。第24页/共30页4.基底偏心距检算基底偏心距检算由数据表知：单孔轻载控制由数据表知：单孔轻载控制e=0.811.5(合格合格)抗滑移稳定系数抗滑移稳定系数 (f=0.5)(合格)6.基础沉降量检算略每一项检算中如何判别每一项检算中如何判别最不利荷载组合？最不利荷载组合？第25页/共30页 1 1、建筑措施、建筑措施1 1）体型简单；）体型简单；2 2）设沉降缝；）设沉降缝；3 3）控制相邻建筑物间距；）控制相邻建筑物间距；4 4）建筑物标高的控）建筑物标高的控制制2 2、结构措施、结构措施 1 1）减轻自重，如摩天大楼，钢结构；）减轻自重，如摩天大楼，钢结构；2 2）采用筏基、箱基等整体性好的基础；采用筏基、箱基等整体性好的基础；3 3）调整附）调整附加应力加应力建筑结建筑结构措施构措施四、减小不均匀沉降的措施第26页/共30页3.3.3.3.施工措施施工措施施工措施施工措施1)1)基坑底预留基坑底预留20cm20cm土保护层，待基土保护层，待基础施工人力挖除。如广州多为残积础施工人力挖除。如广州多为残积土，扰动后模量很低。土，扰动后模量很低。2)2)适当安排施工顺序。先修高、重适当安排施工顺序。先修高、重的建筑物，后修低、轻的建筑物。的建筑物，后修低、轻的建筑物。3 3）设后浇带设后浇带等等。等等。施工后浇带分为后浇沉降带、后浇收缩带和后浇温度带，分别用于解决高层与低层建筑差异沉降、钢筋混凝土收缩变形减小温度应力等问题。视窗点四、减小不均匀沉降的措施第27页/共30页习题的参考资料1.中密中砂的基本承载力中密中砂的基本承载力0=350kpa2.一般粘性土的基本承载力表一般粘性土的基本承载力表(kpa)0.82300.91901.01601.1120ILe00.6第28页/共30页习题的参考资料1.地基土容许承载力修正系数地基土容许承载力修正系数k1 k2 一般粘性土 砂 土IL0.5IL0.5中密密实K1002.03.0k21.52.54.05.5系系数数土土类类别别第29页/共30页感谢您的观看。第30页/共30页