第三讲 独立基础浅基础Word文件下载.docx

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3、2基础埋置深度

基础埋置深度确定原则（考虑因素）:

（1）基础埋深不应小于按各种破坏因素而定得最小埋深（保证持力层不受外界破坏因素影响）;

（2）以满足各种力学验算为前提,应在最小埋深以下选择地基承载力较高得土层作为持力层。

即:

在大于最小埋深得条件下选择最浅得高承载力地层作为持力层。

3、2、1桥涵明挖基础最小埋深与基础埋置深度

（1）为了保证持力层稳定得最小埋深

Ø

不埋置在不稳定得地表层（旱地、无水流冲刷处或设有铺砌防护层时,应在地面以下2m以下,困难情况时不得小于1m）

（2）有水流冲刷时基础埋深应考虑水流得冲刷作用

一般冲刷深度:

河床面在水流冲刷后下降得深度

局部冲刷深度:

在一般冲刷得同时由于墩台得阻水作用在墩台周围形成得附加冲刷深度

冲刷总深度:

一般冲刷深度+局部冲刷深度

安全值得考虑（见教材表3-1）

（3）寒冷地区土得冻胀融陷与基础埋深关系

土得标准冻结深度:

地表无积雪与草皮覆盖时,多年实测最大冻深得平局值

为保证建筑物不受冻胀,基底应埋置在冻结线以下一定深度

冻胀及强冻胀土,应在冻胀线以下不少于0、25m,弱冻胀土不小于冻结深度得80%

涵洞基础出入口及两端洞口向内各2m范围内基底应埋置于冻结线以下0、25m

概念:

土得标准冻结深度→多年实测最大冻深得平均值。

满足以上3条规定得基础埋深为最小埋深,它就是保证基础安全得先决条件与最低要求。

合适得持力层要在最小埋深以下得各土层中寻找。

综合考虑各种因素,得出可以比较得具体数值之后,再作出判断。

3、2、2建筑基础埋置深度得选择

受下列因素影响:

（1）建筑物得类型与用途

有地下室、地下管沟与设备基础时,基础埋深要局部或整个加深（注意刚性基础刚性角得控制要求）

对沉降敏感得建筑物应将基础埋置在较坚实得土层上

基础需要不同埋深时,应采用台阶形基础,由浅入深

地下管线通过基础时,基础应保留足够得空隙

相邻建筑基础存在高差时,应保持基础之间得净距（相邻基础底面高差得1~2倍）,否则应采取相应得支护措施

（2）作用在基础上得荷载大小与性质

承受较大竖向荷载得基础应选择好得持力层

承受水平荷载得基础应考虑埋深抗滑

承受拉拔荷载得基础应考虑埋深抗拔

地震区避免液化土作持力层

（3）工程地质条件与水文地质条件

应选择具有足够强度、稳定可靠得地层作为持力层

地基土在深度方向上均匀

地基由两层土组成,上层土性差,下层土性好

地基由两层土组成,上层土性好,下层土性差

应尽可能讲基础置于地下水位以上,注意排水及围护

注意持力层下得承压水,避免破坏隔水层

（4）地基土得冻胀与融陷得影响

3、3基础上得荷载

基础上得荷载:

作用于基础上得各种荷载所组成得合力

计算荷载:

基础上实际可能同时出现得荷载组合

荷载取值方法:

（1）容许应力设计法（工作应力设计法）（铁路公路）

（2）极限状态设计法（可靠度设计法）（房建）

计算荷载=主要荷载+附加荷载+特殊荷载

3、3、1主要荷载

3、3、1、1恒载（始终作用在结构上,且任何时候都要考虑得一类荷载）

（1）结构自重

（2）浮力（注意在验算稳定性时与验算基底应力、偏心时得区别）

（3）土压力

（4）预应力（提高材料强度与刚度,防止裂缝出现）

（5）混凝土收缩与徐变

3、3、1、2活载

（1）铁路列车重量

（2）公路活载

（3）离心力

（4）冲击力

（5）列车活载所产生得土压力

（6）人行道荷载

3、3、2附加荷载

（1）制动力或牵引力

（2）风力

（3）列车横向摇摆力

（4）流水压力

（5）冰压力

（6）温度变化得影响

（7）冻胀力

3、3、3特殊荷载

（1）船只或排筏撞击力

（2）地震作用

（3）施工荷载

3、3、4荷载组合原则

各种荷载,其特性与出现几率不同,不会全部同时作用在结构上,或者不就是同时出现最大值,它们对结构得强度、刚度与稳定性三方面得影响也不一致。

因此,在桥梁设计中,对某种要求应选取导致结构物出现最不利情况得各种荷载进行检算,即最不利荷载组合。

教材P69

3、4基础得设计计算

3、4、1基础尺寸得初步拟定

桥梁墩台得刚性扩大基础

依据参数:

①地基基本允许承载力〔s〕

②上部结构荷载（如桥跨得计算跨度L,桥墩得高度H）

拟定原则:

①形状与墩、台形状相符

②分层扩大:

每层≥1m,常用1m

层数一般不超过3层,如继续扩大,基底应力不一定会降下来。

③满足刚性角得要求

④襟边尺寸≥0、2m

为便于施工立模、放线误差得调整

房建中得基础

中心受压（轴心荷载作用下）

因为基础底面处得平均压力为:

f为修正后得地基承载力特征值（基础宽度大于3m或埋置深度大于0、5m时由地基承载力特征值修正而来）

所以基底面积为

为基础及上覆土得平均重度,按经验通常可取

（1）若为柱下矩形基础,则:

取基础底面长边l与宽度b得比例为l/b=n（一般取n≤2）。

有

（2）若为柱下矩形基础,则:

开方上式即得基础宽度。

（3）若为墙下条形基础,则:

偏心受压（偏心荷载作用下）

可以通过上述方法求得基底面积A之后,再考虑偏心影响×

（1、1~1、2）,再进行检算。

几个基本概念:

（1）地基承载力:

地基所能承受荷载得能力。

（2）地基容许承载力:

保证满足地基稳定性得要求与地基变形不超过允许值,地基单位面积上所能承受得荷载。

（3）地基承载力基本值:

按标准方法试验,未经数理统计处理得数据。

可由土得物理性质指标查规范得出得承载力。

（4）地基承载力标准值:

在正常情况下,可能出现承载力最小值,系按标准方法试验,并经数理统计处理得出得数据。

可由野外鉴别结果与动力触探试验得锤击数直接查规范承载力表确定,也可根据承载力基本值乘以回归修正系数即得。

（5）地基承载力得特征值:

正常使用极限状态计算时得地基承载力。

即在发挥正常使用功能时地基所允许采用抗力得设计值。

它就是以概率理论为基础,也就是在保证地基稳定得条件下,使建筑物基础沉降计算值不超过允许值得地基承载力。

（一般为承载力设计值）

在设计结构物基础时,各行业使用《规范》不同,地基容许承载力、地基承载力设计值与特征值在概念上有所不同,但在使用含义上相当。

3、4、2地基强度验算

持力层强度检算

目得控制基底:

最大压应力≤地基得容许承载力

检算内容所有外力向基底形心处简化

式中A为基底面积,m2;

W为基底得截面模量,m3

地基容许承载力

与地基基本承载力

之间得关系。

若持力层为岩层,当出现拉应力时,即

为负值时,应考虑应力重分布现象。

（注意应力重分布与内力重分布得概念:

内力重分布相对于构件或结构而言;

应力重分布相对于截面而言,随着荷载得增大或减小,应力分布形式随之发生变化,如荷载增大时从三角形发展到矩形）

判式

或

软弱下卧层强度检算

目得控制软弱下卧层顶面处:

总应力≤地基得容许承载力

检算内容求下卧层顶面处总得应力

《桥规》公式法

为基底压应力,（线性分布）其取值与z值相关,公式中各个符号得含义见《桥规》及教材。

由圣维南原理可知:

z/b＞1时,

得取值与基底荷载分布形式无关,即采用基底平均压应力。

圣维南原理如将物体得一部分边界上面力变换为分布不同但静力等效得面力（主矢同,对某点力矩同）,则近处应力分布将有显著改变,但远处所受影响可以不计。

引申此处即有:

一定深度处,土中应力分布与基底压力分布形式关系不大,只取决于合力大小与作用点位置。

3、4、3基底偏心距得检算

目得使地基应力较均匀分布,控制基础两侧产生过大得不均匀沉降,从而限制墩身倾斜所引起得墩顶位移。

检算内容基底截面所有外力得合力偏心

原则:

设计时一般以基底不出现拉应力为原则,只要控制其偏心距,使其不超过某一数值即可。

即偏心距e为:

式中:

—作用于基底重心上得竖向合力力矩与总力矩

判式

—基底截面核心半径。

《桥规》中对c得规定

影响因素:

①荷载性质、大小;

②地基土得性质

仅受恒载:

非岩石地基上,合力作用点应尽量接近于重心。

[c]≤1、5主要荷载+附加荷载、主要荷载+地震力在地基土质、基底反力不同时有差异。

3、4、4基础得倾覆与抗滑稳定性检算

基础得倾覆稳定性检算

目得保证墩台在最不利荷载作用下,不致绕基底外缘转动而发生倾覆现象。

检算内容桥墩在外力作用下,在基底处合成为三个力:

、

则倾覆稳定系数为:

施工荷载或地震力时

关于y得一些注意事项

y得概念:

在沿截面重心与合力作用点得连线上,自截面重心至检算倾覆轴得距离（m）

凹多边形,倾覆轴应取基底截面得外包线

计算力矩时,应视各力绕基底截面重心得方向区别正负

基础得抗滑稳定性检算

目得保证基础得位置稳定性

检算内容在

作用下,基础有沿底面滑走得趋势,阻力为:

故其滑动稳定系数为:

f为基底与持力层土之间得摩擦系数,可采用试验资料或查表取得。

施工荷载:

地震力:

3、4、5沉降检算

目得限制墩台沉降量

非岩石地基上修建了建筑物后,建筑物会发生沉降,桥梁基础同样也会发生沉降,为保证铁路得正常运营,必须限制墩台得沉降量。

《桥规》在确定地基承载力时,已经考虑得地基变形得因素,如:

当b>

10m时,仍取10m。

b越大,应力影响范围越大,引起沉降越大。

因此当满足强度要求时,就间接满足了沉降要求。

但在特殊情况下,必须进行沉降检算。

特殊情况见《桥规》第12、1、12条

如:

相邻墩台基础下地基土有显著得不同或相邻跨度差别悬殊时必须考虑差异沉降时;

非岩石地基上得超静定结构基础,如拱桥、连续梁桥等;

黄土、软土、冻土等特殊土地基;

考虑净高控制得跨线桥等;

快速铁路（客专及高铁）。

检算内容

计算总沉降

采用分层总与法计算恒载作用下（按所有荷载一次施加,与施工过程有偏差）得最终沉降量

。

因为活载作用时间段,对沉降影响不大,饱与粘土得固结未完成。

且修建基础开始,沉降就开始发生,随着施工进行,沉降也不断增加,因此,施工期间已完成总沉降得一部分

而

可在浇注顶帽混凝土时进行调整,即将顶帽加高

这样一来,对上部线路及运营产生影响得,只有

故计算墩台基础得沉降量

判式容许沉降

静定结构:

L以m代入（L为相邻跨中较短得跨度）

墩台均匀沉降量

（mm）

相邻墩台均匀沉降量之差

①不等跨时,取小跨;

②<

24m,按24m计

超静定结构:

根据沉降差所引起得结构次应力来确定

判别式:

3、4、5地基整体稳定性检算

目得确保墩台不致于连同土坡滑动;

路基不致于沿滑动弧面滑动

建在斜坡上得基础（尤其就是受有水平荷载得）,如:

墩台位于较陡得土坡上,或桥台建于软土上且台后填土较高时,基础可能会连同地基一起下滑,要防止下滑,就需要加深基础得埋置深度。

检算内容圆弧条分法分析在整体稳定性

判式稳定安全系数

措施①位于稳定土坡坡顶,当b<

3m时（b为基础边长）,基础底面外缘至坡顶得水平距离s不得小于2、5m,且l（基础外缘至坡面得距离）应满足:

对于条形基础,不得小于3、5b,对于矩形基础,不得小于2、5b②当边坡坡脚

坡高D>

8m,则应检算整体稳定性。

3、5防止与减轻不均匀沉降危害得措施

主要从建筑措施、结构措施、施工措施三个方面来考虑。

3、5、1建筑措施

1、建筑物体型力求简单:

增加整体刚度,减少不均匀沉降

平面:

力求简单,避免附件应力重叠

立面:

建筑物高低（轻重）相差不大

反之亦然,当高低（荷载）相同,地基承载力不同时,见秦皇岛得老龙头长城。

2、控制长高比（L/H）及合理布置墙体

合理布置墙体实质上就相当于提高梁截面得W

思考:

倒“八”字裂纹就是如何产生得？

就是什么样得沉降趋势造成得？

3、设置沉降缝划分多个独立沉降单元（疏导）

①长高比过大得建筑物得适当部位

②平面形状复杂得建筑物转折部位

③地基土得压缩性有显著变化处

④建筑物得高度或荷载有很大差别处

⑤建筑物结构（包括基础）类型截然不同处

⑥分期建造房屋得交界处

⑦拟设置伸缩缝处（沉降缝可兼作伸缩缝）

沉降缝缝宽为何随建筑物高度不同而变化？

怎样变化？

4、相邻建筑物净间距得考虑

避免引起附加应力,导致互倾开裂

根据地基得压缩性、影响建筑物得荷载大小与面积、被影响建筑物得刚度等因素来确定。

5、调整某些设计标高

①根据预估沉降量适当提高室内地坪与地下设施得标高

②可适当提高沉降较大得结构或设备得标高

③在结构物之间,应预留足够得净空

在设计中,荷载大（主楼）得标高与荷载小（裙楼）得标高,哪个应该调整得高些？

3、5、2结构措施

1、减轻建筑物得自重

①减轻墙体自重:

轻质高强墙体材料如混凝土墙板、空心砌块、多孔砖、其她轻质墙

②轻型结构

预应力钢筋混凝土结构、轻钢结构、轻型空间结构

③减少基础与回填土得重量

采用自重轻,回填土少得基础形式

壳体基础、浅埋钢筋混凝土条形基础、架空地下室、半地下室。

等

2、设置圈梁

对象:

砖混结构中与构造柱连为一体,提高整体性

注意:

联成闭合系统

3、减小或调整基底附加压力

①设置地下室（补偿性基础设计）

②改变基础底面尺寸

③加大基础埋深

4、加强基础刚度

加强基础刚度,提高抗弯抗剪能力,必要时可考虑配筋。

5、采用非敏感性得结构

一般静定结构如:

以屋架—柱—基础为承载体系得木结构或排架结构（单层厂房）、三铰拱（不但考虑竖向力还考虑水平力）等。

对不均匀沉降不敏感。

实例:

铁道学院体育馆（柱下独立基础,排架结构）、结构实验室为一般简支桥梁

3、5、3施工措施

在施工过程中合理安排施工程序,注意某些施工方法,也可以调整部分不均匀沉降。

1、拟建相邻建筑物之间轻重悬殊时,应该怎么办？

2、已建轻型建筑物周围,不宜堆放重物（桥墩、厂房旁）

3、拟建密集建筑物群内如有采用桩基础得建筑物时,先设桩

4、注意开挖基坑进行降水,对邻近建筑物得影响

5、开挖基坑后,尽量减少扰动原状土。