基础工程02地基基础设计原则.ppt

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1、2023年2月21日1Hunan University1.地基基础设计原则 基础工程基础工程 电子教案电子教案2023年2月21日2Hunan University1.地基基础设计原则1.地基基础的设计原则地基基础的设计原则2023年2月21日3Hunan University1.地基基础设计原则n设计等级（安全等）设计等级（安全等）n设计状况（持久、短暂及偶然）设计状况（持久、短暂及偶然）n设计任务设计任务 基础结构基础结构作用效应作用效应分析分析 基础结构基础结构抗力抗力及其他性能分析及其他性能分析（按两种极限（按两种极限状态、最不利荷载组合）状态、最不利荷载组合）1.1 1.1 概述概述

2、2023年2月21日4Hunan University1.地基基础设计原则n概率极限设计法与极限状态设计原则概率极限设计法与极限状态设计原则n极限状态极限状态 承载能力极限状态承载能力极限状态 正常使用极限状态正常使用极限状态 n地基基础设计原则地基基础设计原则 p fa 原则原则（地基承载力验算原则）（地基承载力验算原则）ss原则原则（地基变形验算，分有两种情况）（地基变形验算，分有两种情况）基础结构强度、刚度和耐久性的要求基础结构强度、刚度和耐久性的要求 经常承受水平荷载的高层建筑、构筑物以及基坑经常承受水平荷载的高层建筑、构筑物以及基坑工程的稳定性验算等工程的稳定性验算等 1.2 1.2

3、 地基基础设计原则地基基础设计原则2023年2月21日5Hunan University1.地基基础设计原则地基基础设计资料地基基础设计资料n上部结构资料上部结构资料 设计时所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗设计时所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力或限值应符合相应规范的有关规定力或限值应符合相应规范的有关规定n岩土工程勘察资料岩土工程勘察资料n原位测试资料原位测试资料 地基承载力、单桩竖向承载力以及地基压缩模量地基承载力、单桩竖向承载力以及地基压缩模量和变形模量的原位测试报告等和变形模量的原位测试报告等 1.2 1.2 地基基础设计原则地基基础设计原则2023年2月21日6Hunan U

4、niversity1.地基基础设计原则1.3 1.3 地基类型地基类型n天然地基天然地基 土质地基土质地基 岩石地基岩石地基 特殊土地基特殊土地基n人工地基人工地基若天然地基软弱，承载力和变形不能满若天然地基软弱，承载力和变形不能满足设计要求时，需对其进行加固处理的足设计要求时，需对其进行加固处理的(例排水固结等例排水固结等方法进行处理方法进行处理)地基。地基。n复合地基复合地基由两种不同强度的介质（例软土中加入由两种不同强度的介质（例软土中加入水泥）组成水泥）组成 的人工地基。的人工地基。2023年2月21日7Hunan University1.地基基础设计原则柱下单独基础柱下单独基础墙下单

5、独基础墙下单独基础十字十字交叉梁交叉梁梁板式梁板式筏形基础筏形基础柱下条形基础柱下条形基础墙下条形基础墙下条形基础桩基础桩基础沉井基础沉井基础沉箱基础沉箱基础1.4 1.4 基础类型基础类型箱形箱形基础基础2023年2月21日8Hunan University1.地基基础设计原则图图1.1 1.1 柱下单独基础柱下单独基础1.4 1.4 基础类型基础类型2023年2月21日9Hunan University1.地基基础设计原则图图1.2 1.2 墙下单独基础墙下单独基础1.4 1.4 基础类型基础类型2023年2月21日10Hunan University1.地基基础设计原则图图1.3 1.3

6、 柱下条形基础柱下条形基础1.4 1.4 基础类型基础类型2023年2月21日11Hunan University1.地基基础设计原则图图1.4 1.4 墙下无筋扩展条形基础墙下无筋扩展条形基础1.4 1.4 基础类型基础类型2023年2月21日12Hunan University1.地基基础设计原则图图1.5 1.5 十字交叉梁十字交叉梁1.4 1.4 基础类型基础类型2023年2月21日13Hunan University1.地基基础设计原则图图1.6 1.6 箱形基础箱形基础（由顶、底板与内、外墙等组成、并由钢筋砼整浇而成空间整体结构）（由顶、底板与内、外墙等组成、并由钢筋砼整浇而成空间

7、整体结构）1.4 1.4 基础类型基础类型2023年2月21日14Hunan University1.地基基础设计原则基桩直径基桩直径2.2m,长度长度80m,钻孔钻孔长度近长度近90m2282281.4 1.4 基础类型基础类型图图1.7 1.7 某公路大桥主桥南塔的桩基础某公路大桥主桥南塔的桩基础2023年2月21日15Hunan University1.地基基础设计原则井筒状井筒状的结构物的结构物在井壁的围护下从井内挖土在井壁的围护下从井内挖土在在自重作用自重作用下逐渐下沉下逐渐下沉封底封顶形成的封底封顶形成的深基础深基础1.4 基础类型基础类型图图1.8 1.8 沉井基础沉井基础202

8、3年2月21日16Hunan University1.地基基础设计原则图图1 1-9 9 共共 同同 工工 作作 概概 念念 地基地基 基础基础 上部结构上部结构图图1.91.9不均匀沉降引起砌体开裂不均匀沉降引起砌体开裂2023年2月21日17Hunan University1.地基基础设计原则1-101.5 1.5 地基、基础与上部结构共同工作地基、基础与上部结构共同工作图图 1.10 地基、基础、上部结构的常规分析简图地基、基础、上部结构的常规分析简图2023年2月21日18Hunan University1.地基基础设计原则1.5.1 1.5.1 共同工作的概念共同工作的概念 上部结构

9、刚度的影响上部结构刚度的影响上部结构刚度的影响上部结构刚度的影响n上部结构为绝对刚性，上部结构为绝对刚性，将约束基础变形，仅在将约束基础变形，仅在支座间发生局部弯曲支座间发生局部弯曲 n上部结构为完全柔性，上部结构为完全柔性，对基础变形约束作用很对基础变形约束作用很小，基础产生整体弯曲小，基础产生整体弯曲图图1.11 1.11 上部结构刚度影响示意图上部结构刚度影响示意图2023年2月21日19Hunan University1.地基基础设计原则柔性基础，随地基变柔性基础，随地基变形而任意弯曲，基底形而任意弯曲，基底反力分布与基础上荷反力分布与基础上荷载分布相同，无力调载分布相同，无力调整基底

10、的不均匀沉降整基底的不均匀沉降 刚性基础，在荷载刚性基础，在荷载作用下基础不产生作用下基础不产生挠曲，基底平面沉挠曲，基底平面沉降后仍保持平面，降后仍保持平面，基底反力分布有多基底反力分布有多种形态种形态 1.5.2 1.5.2 地基与基础的相互作用地基与基础的相互作用 图图1.12 1.12 柔性基础柔性基础柔性基础柔性基础图图1.13 1.13 刚性基础刚性基础2023年2月21日20Hunan University1.地基基础设计原则1.5.3 1.5.3 线性变形体的地基线性变形体的地基 计算模型计算模型1 1 文克勒地基模型文克勒地基模型 地基任一点所受的压力强地基任一点所受的压力强

11、度与该点的地基沉降成正度与该点的地基沉降成正比的假设即比的假设即P 土体表面某点单位面积上土体表面某点单位面积上的压力，的压力，kN/m2S 相应于某点的竖向位移相应于某点的竖向位移,mk 基床系数基床系数kN/m3式中式中 图图1.14 1.14 文克勒地基模型文克勒地基模型（a a）弹簧模型；）弹簧模型；（b b）文克勒地基）文克勒地基 上的刚性基础上的刚性基础2023年2月21日21Hunan University1.地基基础设计原则2 2 弹性半空间地基模型弹性半空间地基模型 式中式中 r集中力到计算点的距离集中力到计算点的距离E弹性材料的弹性模量弹性材料的弹性模量弹性材料的泊桑比弹性

12、材料的泊桑比 将地基土体视为均质弹将地基土体视为均质弹性半空间体，当其表面作用性半空间体，当其表面作用一集中力一集中力P时，其表面任一时，其表面任一点的竖向位移：点的竖向位移：图图1.15 1.15 弹性半空间体表面的竖向位移计算弹性半空间体表面的竖向位移计算 （a a）集中荷载；）集中荷载；（b b）矩形面积均布荷载）矩形面积均布荷载1.5.3 1.5.3 线性变形体的地基线性变形体的地基 计算模型计算模型2023年2月21日22Hunan University1.地基基础设计原则3 3 分层地基模型分层地基模型 根据土力学中分层总和法根据土力学中分层总和法计计算地基沉降：算地基沉降：n n 也可采用数值方法计算也可采用数值方法计算也可采用数值方法计算也可采用数值方法计算 图图1-161-16式中式中 第第i土层的平均附加土层的平均附加应力，应力，kN/m2；Hi第第i土层的厚度，土层的厚度，m；Esi第第i土层的压缩模量，土层的压缩模量，kN/m2 n压缩层深度范围内的土层数压缩层深度范围内的土层数 图图1.16 1.16 分层地基模型分层地基模型（a a）基底网格；（）基底网格；（b b）地基土的计）地基土的计 算分层算分层1.5.3 1.5.3 线性变形体的地基线性变形体的地基 计算模型计算模型