第七講淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1、第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),基礎(chǔ)埋深確定的基本原則,在滿足承載力的條件下盡量淺埋且基底盡量在地下水位以上。省工省時(shí)省料，但是有如下基本要求：除巖石基礎(chǔ)外，埋深D要大于50cm。表土擾動(dòng)，植物，凍融，沖蝕；基礎(chǔ)頂面距離表土大于10cm，保護(hù)作用，施工要求，美觀需要；天然地基（土基）上的箱基和筏基埋深不宜小于建筑物高度1/15；樁箱和樁筏1/18-1/20。橋要求在沖刷深度以下；,,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),引言--地基基礎(chǔ)承載力設(shè)計(jì)理論的發(fā)

2、展：,1、總安全系數(shù)法,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),地基極限承載力,考慮了強(qiáng)度和變形要求的地基容許承載力,重要性系數(shù),分項(xiàng)系數(shù),2、容許承載力理論,3、概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)理論—分項(xiàng)系數(shù)法,地基承載力特征值,地基承載力設(shè)計(jì)值,7.4 地基承載力,地基承載力特征值——指由載荷試驗(yàn)測(cè)定的地基土壓力變形曲線線性變形段內(nèi)規(guī)定的變形所對(duì)應(yīng)的壓力值，其最大值為比例界限值。,,,,7.4 地基承載力（續(xù)）,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),由定義可知：地基承載力特征值

3、是一種壓力值，這種壓力值對(duì)應(yīng)三個(gè)條件即“載荷試驗(yàn)測(cè)定的地基土壓力變形曲線”、“線性變形段內(nèi)”、“規(guī)定的變形” 。,,7.4 地基承載力（續(xù)）,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),注意：但在有些情況下，所確定的地基承載力特征值并不對(duì)應(yīng)這三個(gè)條件。,國(guó)標(biāo)中地基承載力特征值定義圖解,彈性變形,彈塑性變形,完全破壞,具體有：1、按土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定；2、按地基載荷試驗(yàn)確定。,,,7.4 地基承載力（續(xù)）,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),確定地基承載力特征值的

4、方法：,地基承載力特征值可由載荷試驗(yàn)或其它原位測(cè)試、公式計(jì)算、并結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等方法綜合取值。,注：根據(jù)鄰近條件相似的建筑物經(jīng)驗(yàn)確定。,3、按地基規(guī)范承載力表確定（新規(guī)范已取消）。,地基承受荷載的三個(gè)階段,7.4.1 按土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)（ c ，? ）確定（參見6.8）,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),滑移線或滑動(dòng)面,只有這個(gè)形狀嗎？,fa=Mb?b+Md ? md+Mcck,因?yàn)榈鼗谐霈F(xiàn)小范圍的塑性區(qū)，對(duì)安全并無妨礙。,當(dāng)荷載偏心距 e

5、不大于0.033b時(shí)，采用淺基礎(chǔ)地基的臨界荷載p 1/4，并對(duì)?k >22度時(shí)的強(qiáng)度系數(shù)作局部修正。,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),7.4.1 按土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定（續(xù)）,? m——基礎(chǔ)埋深范圍內(nèi)各層土的加權(quán)平均重度,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,pu,?d,,,,承載力的三個(gè)組成部分,,fa=Mb?b+Md ? md+Mcck,討論,7.4.2 按地基載荷試驗(yàn)確定,平板載荷試驗(yàn),0.5m? 0.5m, 0

6、.71 m? 0.71m, 1.0m ?1.0m,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),足尺試驗(yàn)比較難；試驗(yàn)結(jié)果需要修正,實(shí)驗(yàn)時(shí): 不少于3點(diǎn)，極限差?30%,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),7.4.2 按載荷試驗(yàn)確定（續(xù)）,a 有線性變形段時(shí)(低壓縮性土) b 無線性變形段時(shí)(高壓縮性土) 國(guó)標(biāo)中載荷試驗(yàn)確定地承載力特征值圖示,,,,,,,觸探：將裝在探桿上的探頭用擊入（動(dòng)力觸探）或壓入（靜力觸探）的方式貫入土中，根據(jù)探頭受到的阻

7、力探測(cè)土層的性狀。,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),7.4.2 按載荷試驗(yàn)確定（續(xù)）,經(jīng)大量觸探試驗(yàn)、建筑經(jīng)驗(yàn)并通過建立與靜載試驗(yàn)所確定的地基承載力特征值的相關(guān)關(guān)系來確定地基承載力。,標(biāo)準(zhǔn)貫入，錘重63.5kg，落距760mm，以貫入300mm的錘擊數(shù)（記作N 63.5，簡(jiǎn)寫為N）作為貫入指標(biāo)，是最常用的方法之一；,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),巖石地基的承載力特征值,1、載荷試驗(yàn)確定：,2、室內(nèi)試驗(yàn)確定：,飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,折減系數(shù)[0.1,0.

8、5],7.4.2 按載荷試驗(yàn)確定（續(xù)）,,,“取消”并不意味著完全否定這種方法的理論與實(shí)際意義，而是更強(qiáng)調(diào)考慮地質(zhì)條件的地區(qū)性差異和根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定地基承載力。因此，地方性的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范仍可以建立反映當(dāng)?shù)貙?shí)際的承載力表。,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),7.4.3 按地基規(guī)范承載力表確定（新規(guī)范已取消）,7.4.4 根據(jù)鄰近條件相似的建筑物經(jīng)驗(yàn)確定,一般適用于荷載不大的小型工程,同類土的性質(zhì)隨地區(qū)差異較大，根據(jù)以往的工程勘察和觀察資料，通過

9、綜合分析對(duì)比，可以給出各小區(qū)的地基承載力特征值的經(jīng)驗(yàn)性表格，參考使用。,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),7.4.5 地基承載力特征值的修正,1、修正理由：由載荷試驗(yàn)等方法綜合確定地基承載力的特征值時(shí)沒有體現(xiàn)一個(gè)具體實(shí)際基礎(chǔ)的尺寸和埋深等因素的影響；實(shí)測(cè)顯示，當(dāng) h/b10時(shí)，影響不大；基寬 b越大，沉降量s也越大。2、規(guī)范規(guī)定：當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3米或埋深大于0.5米時(shí)，除巖石地基外，應(yīng)對(duì)地基承載力特征值進(jìn)行深、寬修正。b在[3m,6m]。,第七章

10、 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),3、修正公式：,fak ：靜載荷試驗(yàn)確定的地基承載力特征值；fa ：深寬修正后的地基承載力特征值；?b ：寬度修正系數(shù)[0，3.0]，按基底下土性質(zhì) 查表確定；?d ：深度修正系數(shù)[1，4.4]，同上查表確定；?，?m：基底以下、以上的土（平均或加權(quán)平均）容重（地下水位以下 取? ? 、??m）。,7.4.5 地基承載力特征值的修正(續(xù)),第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),fa=fak+?b?(b-3)+?d?m(d-0

11、.5),3、修正公式：,7.4.5 地基承載力特征值的修正(續(xù)),第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),fa=fak+?b?(b-3)+?d?m(d-0.5),,,,,,F,地面標(biāo)高,淺基礎(chǔ)示意圖,,,d,7.4.6 地基承載力的綜合評(píng)介,,,,,,,《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5007-2002）規(guī)定：地基承載力特征值可由載荷試驗(yàn)或其他原位測(cè)試、公式計(jì)算，并結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)綜合確定。載荷試驗(yàn)是確定地基承載力的基本方法。無論用原位測(cè)試或室內(nèi)試驗(yàn)成果

12、來確定地基承載力，都是根據(jù)其試驗(yàn)資料與靜載試驗(yàn)所確定的地基承載力，建立回歸經(jīng)驗(yàn)方程或進(jìn)一步制成表格來確定地基承載力。理論公式計(jì)算需要用到抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c,φ值，應(yīng)合理選擇試驗(yàn)和參數(shù)值。同時(shí)，理論公式形式很多，應(yīng)注意不同公式之間的適用條件。采用幾種方法確定地基承載力，得出的數(shù)據(jù)必然有出入，須綜合分析。,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)示意圖,引言,7.5 基礎(chǔ)底面尺寸的確定,基本條件：基底壓力的標(biāo)準(zhǔn)值pk與經(jīng)深

13、寬修正后的地基承載力的特征值的關(guān)系:,7.5 基礎(chǔ)底面尺寸的確定,7.5.1 按地基持力層的承載力計(jì)算基底尺寸,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),7.5.1.1 中心荷載作用下的基礎(chǔ),3、基底面積計(jì)算公式：,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),7.5.1 按地基持力層的承載力計(jì)算基底尺寸（續(xù)）,？？,,1、荷載Fk , Gk=A ? ?G?d, ? G(基礎(chǔ)加土)=20kN/m3,2、承載力特征值fa（僅作深度修正暫不做寬度修正）,正方形基礎(chǔ)：,矩形基礎(chǔ) :

14、(l/b=1.0~2.0),條形基礎(chǔ)：,7.5.1.1 中心荷載作用下的基礎(chǔ)（續(xù)）,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),4、考慮是否進(jìn)行寬度修正并使A與 fa 協(xié)調(diào)一致,7.5.1 按地基持力層的承載力計(jì)算基底尺寸,(取l=1.0),？？,1、荷載Fk+Gk，Mk,7.5.1.2 偏心荷載作用下的基礎(chǔ),第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),7.5.1 按地基持力層的承載力計(jì)算基底尺寸,？？,3、如果偏心矩e≤l /6，由下式和A初步確定b和l。,偏心矩e＜l/6時(shí)基

15、底壓力呈梯形分布； e ＝ l /6 為三角形分布； e ＞ l /6，出現(xiàn)拉應(yīng)力實(shí)際基底與土之間不能傳遞拉應(yīng)力，基底壓應(yīng)力分布如圖。一部分脫開。規(guī)范要求3a?0.75l，即脫開面積小于25%。,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),討論,,,,,,,,,,,,,,,,,l,pkmax,pkmin,,以上條件不滿足時(shí)，如A過大或過小時(shí)，則要調(diào)整A的大小，同時(shí)根據(jù)A的尺寸大小對(duì)地基的承載力特征值進(jìn)行修正，再代入上述公式驗(yàn)算，直至滿足要求。,第七章

16、淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),討論,調(diào)整的方法一般方法有：1、增加A或減少A；2、調(diào)整基底的長(zhǎng)寬比, A不變；3、采用不對(duì)稱基礎(chǔ)；4、改變基礎(chǔ)方案或進(jìn)行地基處理。,7.5.2 （地基）軟弱下臥層（承載力）的驗(yàn)算,基礎(chǔ)底面尺寸按上述方法確定后，當(dāng)?shù)鼗芰臃秶鷥?nèi)有軟弱下臥層時(shí)，需要驗(yàn)算。P172驗(yàn)算依據(jù),,,,,F,pk,,,d,fa,faz ——經(jīng)深度(d+z)修正后的地基承載力特征值，寬度不修正。,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),Pz——相應(yīng)于荷載效應(yīng)

17、標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力值；,,pcz ——軟弱下臥層頂面處的自重應(yīng)力值(見p47)；,Pz,2、軟弱下臥層附加應(yīng)力計(jì)算分析（矩形基礎(chǔ)為例）,條形基礎(chǔ)分母無后一項(xiàng),第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),下臥層,,基底附加應(yīng)力的等效擴(kuò)散,,,,,z,,,b,,l,,,,,,,,,,基礎(chǔ)底面,軟弱層頂面,,Pz??,,,,,,,,,,,,,,荷載擴(kuò)散原理,泥潭,地基壓力擴(kuò)散角? 表7.4,注：p173.上下土層壓縮模量相差越大

18、， ?越大，應(yīng)力越擴(kuò)散。,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),經(jīng)深度(d+z)修正后的承載力，寬度不修正,3、地基軟弱下臥層驗(yàn)算步驟：,（1）基底壓力 pk=(Fk+Gk)/A (中心荷載)（2）pc=∑?i di（3）基底的附加壓力（擴(kuò)散壓力）（4）查表確定擴(kuò)散角?。（5）軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力值pcz（6）驗(yàn)算,（條基無后一項(xiàng)）,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),7.6 地基變形驗(yàn)算,第七章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì),地基變形特征一般分為四種（見p