《基础工程》课件.ppt
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1、土木工程概论土木工程概论第三章第三章基础工程基础工程内容回顾内容回顾任何土木工程建(构)筑物都是用材料按一定的要求打造成的,土木工程中所使用的各种材料都统称为土木工程材料土木工程材料。常用分类方法:、按材料来源分类:常用分类方法:、按材料来源分类:天然材料及人造材料 2 2、按材料功能分类:按材料功能分类:承重结构材料 非承重结构材料 功能材料 3 3、按材料组成分类:按材料组成分类:无机材料 有机材料 复合材料砖砖优点:生产工艺简单、价格低、体积小、便于组合、较耐久 缺点:取土量大、能耗高、自重大、劳动强度高、工效低砖的分类:生产工艺:砖的分类:生产工艺:烧结砖和非烧结砖;原材料:原材料:粘
2、土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、炉碴砖、灰砂砖。有无孔洞:有无孔洞:空心砖、多孔砖、实心砖。天然石材:天然石材:凡采自天然岩石,经过加工或未经加工的石材石材优点:石材优点:抗压强度大,良好的耐磨性和耐久性,美观,分布广内容回顾内容回顾由自然条件作用(主要是岩石风化)而形成,粒径在5mm以下的岩石颗粒,称为天然砂。天然砂。砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合在一起的平均粗细程度。通常有粗砂、中砂、细砂之分。粗砂、中砂、细砂之分。凡在物理、化学作用下,从浆体变成坚固的石状体,并能胶结其他物料而具有一定强度的物质,统称胶凝材料。胶凝材料。分为有机和无机胶凝材料,无机胶凝材料俗称为灰,又分为气硬性和水
3、硬性。建筑石膏(建筑石膏(CaSOCaSO4 4):):加水拌制后具有良好的可塑性,凝结速度快,几分钟即可失去流动性,30分钟产生强度。可用于室内抹面、粉刷,更主要是做成各种石膏制品,如纸面石膏板、装饰板、空心砌块等。石灰:石灰:木材木材优点:优点:性能稳定,不易变质,轻质、高强,易于加工,有较好的弹性和韧性,导电和导热性低,装饰性好。缺点:缺点:构造不均匀,顺纹和横纹强度差别大,易吸湿吸水导致湿胀或干缩,易燃、易腐等。内容回顾内容回顾钢材钢材优点优点:强度高、截面尺寸小、金属光泽,外表华美 缺点缺点:造价高、耐火性差、易腐蚀。分类:分类:型材、板材、管材和金属制品。水泥水泥是粉状的水硬性胶凝
4、材料,即加水拌合成塑性浆体,能在空气中和水中凝结硬化,可将其它材料胶结成整,并形成坚硬石材的材料。(1)(1)按用途及性能分类:按用途及性能分类:通用水泥,专用水泥,特性水泥。(2)(2)按其主要水硬性物质名称分类:按其主要水硬性物质名称分类:硅酸盐水泥,铝酸盐水泥,硫铝酸盐水泥,氟铝酸盐水泥,磷酸盐水泥,以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥。由硅酸盐水泥熟料、0%5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为硅酸盐水泥。硅酸盐水泥。初凝初凝 终凝终凝 硬化硬化浆体 失去塑性 产生强度 强度增长内容回顾内容回顾混凝土混凝土是由胶结材料,骨料和水按一定比例
5、配制,经搅拌振捣成型,在一定条件下养护而成的人造石材。普通混凝土普通混凝土 概念普通混凝土是由水泥、粗骨料(碎石或卵石)、细骨料(砂)和水拌合,经硬化而成的一种人造石材。机理:砂、石在混凝土中起骨架作用,并抑制水泥的收缩;水泥和水形成水泥浆,包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。水泥浆体在硬化前起润滑作用,使混凝土拌合物具有良好工作性能,硬化后将骨料胶结在一起,形成坚强的整体。特种混凝土特种混凝土(1)轻质混凝土(2)纤维增强混凝土(3)聚合物混凝土(4)道路混凝土(5)自密实混凝土 内容回顾内容回顾钢筋混凝土钢筋混凝土是指配置钢筋的混凝土,可克服混凝土抗拉强度低的弱点,可充分发挥混凝土抗压和
6、钢筋抗拉强度。施工方法:喷射混凝土泵送混凝土振动灌浆法钢筋与混凝土共同工作的条件:钢筋与混凝土共同工作的条件:两者具有近似相同的线膨胀系数近似相同的线膨胀系数,不会产生过大的内应力;其次两者之间具有良好的粘结力良好的粘结力,还可钢筋表面加工成间隔的肋条增加两者的机械咬合。同时为更有效的传递作用力,钢筋端部可加工成弯钩。另外混凝土中的混凝土中的氢氧化钠提供的碱性环境氢氧化钠提供的碱性环境,在钢筋表面形成一层钝化保护膜,使钢筋不易腐蚀。预应力混凝土预应力混凝土:通过张拉钢筋产生预应力,可提高构件的抗拉强度,防止或推迟裂缝的出现,减轻自重,节约材料。有先张法和后张法。内容回顾内容回顾高强度混凝土:高
7、强度混凝土:C60级以上的混凝土,目前最高强度的活性粉掺和料混凝土为C200。强度标号:强度标号:C代指concrete,后面数字表示抗压强度,单位为MPa。高强度混凝土制作方法:高强度混凝土制作方法:混凝土强度达到C80以上,强度很难再提高,是因为混凝土水化时会在内部形成一些细微的毛细孔。可以用极细的活性颗粒掺入混凝土,使其填补混凝土中的毛细孔。纤维混凝土纤维混凝土在普通混凝土的基础上外掺各种纤维材料而制成的复合材料。提高抗拉能力,显著降低塑性流动和收缩微裂缝。根据材料性质可分为:金属纤维、无机纤维、有机纤维。沥青沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物,呈液态,
8、是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料。用途用途:涂料、塑料、橡胶等工业以及铺筑路面等。分类:分类:煤焦沥青、石油沥青和天然沥青内容回顾内容回顾绿色建材绿色建材又称生态建材、环保建材、健康建材。是指采用建材卫生生产技术生产的无毒害、无污染、无放射性、有利于环境保护和人体健康安全的建筑和装饰材料。采用清洁生产技术,少用天然资源和能源,大量使用工农业或城市废弃物生产无毒害、无污染、达生命周期后可回收再利用,有利于环境保护和人体健康的建筑材料。绿色材料一般具有以下特征:(1)满足建筑设计的力学性能、使用功能和寿命要求。(2)在生产、使用过程中具有最小的环境负荷影响,寿命终结时可实现再生循环利用,对自然环
9、境友好和符合可持续发展原则。(3)能够满足对人类健康无伤害原则,甚至具有有利于提高人类生活质量水平的功能特性。本章内容本章内容3.1 3.1 工程地质勘查工程地质勘查3.2 3.2 浅基础浅基础3.3 3.3 深基础深基础3.4 3.4 不均匀沉降问题不均匀沉降问题3.5 3.5 地基处理地基处理地基与基础地基与基础 将上部结构荷载传递给地将上部结构荷载传递给地基土、连接上部结构与地基基土、连接上部结构与地基土的下部结构称为土的下部结构称为基础基础基础基础。地基地基地基地基是指承托土木工程基是指承托土木工程基础的这一部分很小的场地。础的这一部分很小的场地。3.1 3.1 工程地质勘察工程地质勘
10、察 工程地质测绘工程地质测绘工程地质勘察三阶段:工程地质勘察三阶段:1.可行性研究勘察(选址勘察)可行性研究勘察(选址勘察)确定场地方案 (工程地质测绘处于该阶段)2.初步勘察初步勘察 进行初步设计3.详细勘察详细勘察 施工设计比萨斜塔:比萨斜塔:始建于1173年,设计为垂直建造8层,高54.8米,但是在工程开始后不久(1178),便由于地基不均匀和土层松软而倾斜,1372年完工,高58.36。塔身倾斜向东南。倾斜约10%,即5.5度,偏离地基外沿2.3米3.1 3.1 工程地质勘察工程地质勘察3.1.1 工程地质测绘工程地质测绘定义:根据野外调查综合研究勘察区的地质条件,填绘定义:根据野外调
11、查综合研究勘察区的地质条件,填绘在适当比例尺的地形图上加以综合反映。在适当比例尺的地形图上加以综合反映。目的:目的:1、查明地貌和地质条件、查明地貌和地质条件2、对场地或建筑地段的稳定性和适宜性做出评价、对场地或建筑地段的稳定性和适宜性做出评价3、为勘察方案的布置提供依据、为勘察方案的布置提供依据3.1 3.1 工程地质勘察工程地质勘察3.1.1 工程地质测绘工程地质测绘常用方法:像片成图法(航测成图法)和实地测绘法常用方法:像片成图法(航测成图法)和实地测绘法航空摄影测量航空摄影测量水准仪水准仪经纬仪经纬仪3.1 3.1 工程地质勘察工程地质勘察3.1.2 岩土工程勘探方法岩土工程勘探方法岩
12、土工程勘探是为了进一步查明地表以下工程地质问题,所采取的各种勘查、探测方法。主要方法有:钻探、井探、槽探和地球物理勘探方法。钻探是用钻机在地层中钻孔,并沿孔深取样,以鉴别和划分地表下土层,获得深部的地质资料。是工程地质勘察中应用最广泛的一种勘察手段。3.1 3.1 工程地质勘察工程地质勘察3.1.2 岩土工程勘探方法岩土工程勘探方法坑探、槽探是用人工或机械方式挖掘坑、槽、井、洞,以便直接观察土层的天然状态及各地层之间接触关系等地质结构,并取原状土样。地球物理勘探简称物探,通过研究和观测各种地球物理场的变化来探测地层岩性地质构造等地质条件。不能取样,一般与钻探相结合。3.1 3.1 工程地质勘察
13、工程地质勘察3.1.3 原位测试原位测试原位测试是在岩土原本所处的位置 或基本在原位状态和应力条件下对岩土性质进行测试。常用方法:载荷试验、静力触探、旁压试验、十字板剪切试验、标准贯入试验、波速测试等。载荷试验是在天然地基上通过承压板向地基施加竖向荷载,观测所研究地基土变形和强度规律的一种方法。3.2 3.2 浅基础浅基础一、浅基础的定义和优点一、浅基础的定义和优点浅基础:埋置深度小于浅基础:埋置深度小于5m、以及埋置深度虽超过、以及埋置深度虽超过5m但小但小于基础宽度的大尺寸基础。于基础宽度的大尺寸基础。优点:埋置深度较浅,用料较省,设备简单。优点:埋置深度较浅,用料较省,设备简单。工期短、
14、造价低。工期短、造价低。3.1 3.1 浅基础浅基础一、浅基础的定义和优点一、浅基础的定义和优点浅基础:埋置深度小于浅基础:埋置深度小于5m、以及埋置深度虽超过、以及埋置深度虽超过5m但小但小于基础宽度的大尺寸基础。于基础宽度的大尺寸基础。优点:埋置深度较浅,用料较省,设备简单。优点:埋置深度较浅,用料较省,设备简单。工期短、造价低。工期短、造价低。二、浅基础的类型 按基础刚度分类:刚性基础、扩展基础按基础刚度分类:刚性基础、扩展基础 1、刚性基础、刚性基础 刚性基础是由砖、石、素混凝土或灰土等材料做成的刚性基础是由砖、石、素混凝土或灰土等材料做成的基础。基础。3.1 3.1 浅基础浅基础石基
15、础砖基础素混凝土基础2 2、扩展基础、扩展基础 当刚性基础不能满足力学要求时,可以做成钢当刚性基础不能满足力学要求时,可以做成钢筋混凝土基础,称为扩展基础筋混凝土基础,称为扩展基础,亦称延性基础。亦称延性基础。3.1 3.1 浅基础浅基础按构造分类:按构造分类:1、独立基础独立基础2、条形基础条形基础3、筏板基础筏板基础4、箱形基础箱形基础5、壳体基础壳体基础3.1 3.1 浅基础浅基础1、独立基础在建筑中,柱的基础一般都是独立基础。在建筑中,柱的基础一般都是独立基础。亦称单独基础。亦称单独基础。3.1 3.1 浅基础浅基础2 2、条形基础、条形基础墙的基础通常连续设置成长条形,称为条形基础。
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