中南大學基礎工程課件第二章 天然地基上的淺基礎

土 木 工 程 本 科 生 專 業(yè) 課 程 基 礎 工 程第 二 章 天 然 地 基 上 的 淺 基 礎 2.1 概 述2.2 淺 基 礎 的 類 型 及 構(gòu) 造2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法2.4 地 基 基 礎 與 上 部 結(jié) 構(gòu) 的 共 同 作 用2.5 防 止 不 均 勻 沉 降 的 措 施2.6 基 礎 埋 置 深 度 的 選 擇2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算主 要 內(nèi) 容 2.1 概 述2.1.1 淺 基 礎 與 深 基 礎 的 區(qū) 別判 斷 依 據(jù) 淺 基 礎 深 基 礎埋 置 深 度 5m 5m設 計 計 算 是 否 考 慮 基 礎 側(cè) 摩 阻 不 考 慮 考 慮施 工 時 是 否 敞 開 挖 基 坑 修 基 礎 是 否施 工 方 法 簡 單 復 雜結(jié) 構(gòu) 形 式 簡 單 復 雜工 程 造 價 低 較 高 2.1 概 述2.1.2 淺 基 礎 設 計 應 滿 足 的 基 本 要 求1. 強 度 要 求 地 基 ： 對 剪 切 破 壞 及 喪 失 整 體 穩(wěn) 定 性 有 足 夠 的 安 全 度 基 礎 ： 不 發(fā) 生 剪 切 破 壞 ， 有 足 夠 的 強 度2. 變 形 要 求 地 基 ： 控 制 變 形 量 地 基 變 形 容 許 值 基 礎 ： 不 能 發(fā) 生 過 大 變 形 ， 有 足 夠 的 剛 度3. 基 礎 功 能 、 構(gòu) 造 及 耐 久 性 要 求 2.1 概 述2.1.3 淺 基 礎 設 計 基 本 步 驟集 資 料選 類 型擬 尺 寸 地 形 及 地 質(zhì) 勘 察 資 料 水 文 氣 象 資 料上 部 結(jié) 構(gòu) 形 式 、 使 用 功 能 、 荷 載 性 質(zhì) 大 小等 資 料 周 圍 環(huán) 境 資 料施 工 技 術(shù) 條 件 資 料細 部 尺 寸 空 間 位 置確 定 基 礎 類 型 2.1 概 述做 檢 算選 方 案 地 基 強 度 檢 算 基 礎 本 身 強 度 檢 算基 底 偏 心 距 檢 算 地 基 穩(wěn) 定 性 檢 算基 礎 傾 覆 、 滑 動 穩(wěn) 定 性 檢 算沉 降 檢 算 墩 頂 水 平 位 移 檢 算從 技 術(shù) 、 經(jīng) 濟 、 施 工 綜 合 考 慮 2.1 概 述2.2 淺 基 礎 的 類 型 及 構(gòu) 造2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法2.4 地 基 基 礎 與 上 部 結(jié) 構(gòu) 的 共 同 作 用2.5 防 止 不 均 勻 沉 降 的 措 施2.6 基 礎 埋 置 深 度 的 選 擇2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算主 要 內(nèi) 容 2.2 淺 基 礎 的 類 型 和 構(gòu) 造2.2.1 按 基 礎 剛 度 分 類剛 性 基 礎 砌 筑 材 料 ： 磚 、 毛 石 、 素 砼 、 灰 土 等受 力 特 點 ： 抗 壓 性 能 好 ， 抗 拉 、 抗 剪 強 度 不 高 ， 無 撓 曲 變 形結(jié) 構(gòu) 特 點 ： 穩(wěn) 定 性 好 ， 施 工 方 便 ， 能 承 受 較 大 荷 載 ， 但 自 重 大構(gòu) 造 ： 滿 足 剛 性 角 要 求 2.2 淺 基 礎 的 類 型 和 構(gòu) 造 剛 性 角 2.2 淺 基 礎 的 類 型 和 構(gòu) 造 剛 性 基 礎 的 寬 度 大 小 應 能 使 所 產(chǎn) 生 的 基 礎 截 面 彎 曲 拉 應 力 和 剪應 力 不 超 過 基 礎 施 工 材 料 的 強 度 限 值 。 滿 足 了 這 個 要 求 ， 就 得 到 墩臺 身 邊 緣 處 的 垂 線 與 基 底 邊 緣 的 連 線 間 的 最 大 夾 角 max ， 即 稱 為剛 性 角 ?；?礎 底 面 積 越 大 其 底 面 壓 強 越 小 ， 對 地 基 的 負 荷 越 有 利 ， 但 放大 的 尺 寸 超 過 一 定 范 圍 ， 超 過 基 礎 材 料 本 身 的 抗 拉 ， 抗 剪 能 力 ， 就會 引 起 破 壞 ， 折 列 的 方 向 不 是 沿 柱 或 墻 的 外 側(cè) 垂 直 向 下 的 ， 而 是 與垂 線 形 成 一 個 角 度 ， 這 個 角 度 就 是 材 料 剛 性 角 。在 設 計 中 ， 應 盡 力 使 基 礎 大 放 腳 與 基 礎 材 料 的 剛 性 角 相 一 致 ，目 的 ： 確 保 基 礎 底 面 不 產(chǎn) 生 拉 應 力 ， 最 大 限 度 地 節(jié) 約 基 礎 材 料 。 1.不 同 的 材 料 剛 性 角 不 同 ， 主 要 由 基 礎 或 其 臺 階 的 高 寬 比 確 定 . 2.磚 砌 基 礎 的 剛 性 角 在 26 33 之 間 ； 素 混 凝 土 基 礎 的 剛 性角 在 45 以 內(nèi) 。 3.受 剛 性 角 限 制 的 基 礎 稱 為 剛 性 基 礎 。 2.2 淺 基 礎 的 類 型 和 構(gòu) 造剛 性 角 的 大 小 是 否 只 與 砌 筑 材 料 有 關基 礎 底 面 反 力 越 大 ， 其 剛 性 角 越 小單 向 受 力 下 的 剛 性 角 比 雙 向 受 力 時 大剛 性 角 與 哪 些 影 響 因 素 有 關 呢 ? 為 什 么 ？ 2.2 淺 基 礎 的 類 型 和 構(gòu) 造柔 性 基 礎 砌 筑 材 料 ： 鋼 筋 混 凝 土受 力 特 點 ： 抗 彎 、 抗 剪 性 能 好 ， 可 以 有 一 定 的 撓 曲 變 形結(jié) 構(gòu) 特 點 ： 可 在 荷 載 大 ， 地 基 承 載 力 小 時 采 用 ， 適 用 于 具 有 一 定 厚 度 的 硬 殼 層 地 基 ， 寬 基 淺 埋構(gòu) 造 ： 無 剛 性 角 要 求 2.2 淺 基 礎 的 類 型 和 構(gòu) 造 2.2 淺 基 礎 的 類 型 和 構(gòu) 造2.2.2 按 構(gòu) 造 分 類獨 立 基 礎階 梯 形 錐 形 杯 形現(xiàn) 澆 柱 現(xiàn) 澆 柱 預 制 柱 條 形 基 礎2.2 淺 基 礎 的 類 型 和 構(gòu) 造 無 肋 的有 肋 的底 板 墊 層 肋 交 叉 基 礎2.2 淺 基 礎 的 類 型 和 構(gòu) 造縱 向 條 形 基 礎橫 向 條 形 基 礎 筏 板 基 礎2.2 淺 基 礎 的 類 型 和 構(gòu) 造Mat foundation 2.2 淺 基 礎 的 類 型 和 構(gòu) 造平 板 式 梁 板 式平 板 梁柱 箱 形 基 礎2.2 淺 基 礎 的 類 型 和 構(gòu) 造 底 板 外墻內(nèi)墻 殼 體 基 礎2.2 淺 基 礎 的 類 型 和 構(gòu) 造正 圓 錐 殼 M型 組 合 殼 內(nèi) 球 外 錐 組 合 殼 2.1 概 述2.2 淺 基 礎 的 類 型 及 構(gòu) 造2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法2.4 地 基 基 礎 與 上 部 結(jié) 構(gòu) 的 共 同 作 用2.5 防 止 不 均 勻 沉 降 的 措 施2.6 基 礎 埋 置 深 度 的 選 擇2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算主 要 內(nèi) 容 2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法2.3.1 淺 平 基 的 施 工 特 點陸 地 施 工 順 序 基 坑 開 挖基 坑 支 護基 坑 排 水 或 降 水基 底 處 理基 礎 砌 筑 水 中 施 工 順 序修 筑 圍 堰堰 內(nèi) 抽 水基 坑 開 挖水 下 施 工2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法 2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法2.3.2 基 坑 開 挖 和 支 護無 支 護 開 挖 不 同 土 層 或深 度 較 大 可加 設 平 臺土 質(zhì) 情 況荷 載 情 況基 坑 深 度坡 度 擋 板 支 護2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法 當 地 下 水 位 在 坑底 以 下 時 ， 可 用 擋 板支 護 。 一 般 用 水 平 擋板 擋 土 ， 用 立 木 、 對撐 使 之 緊 貼 在 坑 壁 上 。擋 板 可 一 次 挖 到 坑 底設 計 深 度 后 鋪 設 ， 也可 分 層 鋪 設 。 樁 板 支 護2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法 上 述 擋 板 支 護 在 邊開 挖 邊 支 擋 的 情 況 下 施工 是 不 方 便 的 。 這 時 可改 用 樁 板 支 護 。 一 般 采用 H型 鋼 ， 對 撐 ， 八 字撐 ， 腰 梁 等 保 持 支 護 結(jié)構(gòu) 的 穩(wěn) 定 性 。 板 樁 支 護2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法擋 水 2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法擋 土 2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法鋼 板 樁 斷 面對 鋼 帶 進 行 連 續(xù) 冷 彎 變 形 ，形 成 截 面 為 Z形 、 U形 或 其 它形 狀 ， 可 通 過 鎖 口 互 相 連 接的 建 筑 基 礎 用 板 材 。 2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法旋 噴 樁 護 壁 2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法深圳地鐵羅湖口岸站的護壁樁 2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法噴 射 混 凝 土 護 壁 2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法2.3.3 基 坑 排 水 與 降 水集 水 排 水1.布 設 要 點 ： 匯 水 井 布 置 在 基 坑 內(nèi) 基 礎 范 圍 外 ， 同 時 設 置 邊 溝 或 排 水 溝 ， 匯 水 井 應 低 于 坑 底 或 邊 溝 底 不 小 于 1m。 井 底 鋪 設 一 層 粗 砂 或 碎 石 ， 以 保 護 井 底 的 土 不 被 抽 走 。2. 特 點 ： 設 備 簡 單 ， 費 用 低 ， 但 對 于 細 、 粉 砂 要 防 止 出 現(xiàn) 流 砂 井 點 法 降 水2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法輕 型 井 點 噴 射 井 點 深 井 泵 井 點降 低 水位 56m 1820m 3040m適 用 范圍 粘 砂 土 、砂 土 粘 砂 土 、 砂土 透 水 性 較 大 的砂 土特 點 ： 水 流 方 向 向 下 ， 不 會 出 現(xiàn) 流 沙 2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法2.3.4 水 中 圍 堰 和 水 下 挖 土水 中 圍 堰1.基 本 要 求頂 面 高 出 最 高 施 工 水 位 0.7m以 上圍 堰 修 筑 完 成 后 能 防 止 河 流 沖 刷圍 堰 要 滿 足 強 度 和 其 穩(wěn) 定 性 要 求圍 堰 有 足 夠 的 空 間 搭 建 工 作 平 臺 2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法2.圍 堰 分 類土 圍 堰 草 袋 圍 堰木 板 樁 圍 堰 鋼 板 樁 圍 堰3.圍 囹 法 施 工 工 藝拼 裝 圍 囹 運 輸 到 位 打 定 位 樁吊 起 圍 囹插 打 鋼 板 樁圍 囹 ： 單 層 鋼 板 樁 圍 堰 ， 空間 框 架 結(jié) 構(gòu) ， 即 可 作 為 支 撐體 系 ， 又 可 作 為 施 工 平 臺 2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法 水 中 挖 土抓 土 斗 -雙 瓣 式 ：適 于 挖 泥 沙四 瓣 式 ：適 于 挖 漂 、卵 石。 。 。 。 2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法水 中 挖 土吸 泥 機 ： 空 氣 吸 泥 機 ； 水 力 吸 泥 機 ； 離 心 吸 泥 機？ 2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法2.3.4 基 底 處 理 與 灌 注 水 下 混 凝 土基 底 土 質(zhì) 鑒 定1. 鑒 定 方 法 直 接 觀 察 ； 取 土 樣 試 驗2. 土 質(zhì) 不 合 要 求 地 基 處 理 更 改 設 計no （ 增 大 底 面 積 ， 改 用 樁 基 礎 等 ） 巖 層 （ 未 風 化 、 風 化 、 巖 面 傾 斜 ） 碎 石 類 土 及 砂 土 粘 性 土（ 按 不 同 土 質(zhì) 進 行 ） 2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法基 底 處 理泉 眼 堵 塞 排 除 基 底 泉 眼 的 處 理 不 論 采 取 何 種 方 式 ， 都 不 應 使 基 底 土 層 飽 水 。 1） 可 將 有 螺 口 的 鋼 管 緊 緊 打 人 泉 眼 ， 蓋 上 螺 帽 并 擰 緊 ， 阻 止泉 水 流 出 ； 或 向 泉 眼 內(nèi) 壓 注 速 凝 的 水 泥 砂 漿 ， 再 打 人 木 塞 堵 眼 。 2） 堵 眼 有 困 難 時 ， 可 采 用 導 管 塞 人 泉 眼 ， 將 水 引 流 至 集 水 坑排 出 。 在 基 底 下 設 盲 溝 引 流 至 集 水 坑 排 出 ， 待 基 礎 圬 工 完 成 后 ，向 盲 溝 壓 注 水 泥 漿 堵 塞 。 采 用 引 流 排 水 時 ， 應 注 意 防 止 砂 土 流 失 ， 引 起 基 底 沉 陷 。 灌 注 水 下 混 凝 土2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法導 管 法 封 底 混 凝 土 厚 度 計 算2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法情 況 一 ： 樁 入 土 不 深 ， 板 樁 與 土 之 間 摩 擦 力 較 小 ， 浮 力 主 要 由 封 底 混 凝 土 和 圍 堰 自 重 平 衡 ， 厚 度 由 抗 浮 計 算 確 定 。 )( xhx wc wc whx 修 正 系 數(shù) ， 小 于 1 lhx 2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法情 況 二 ： 樁 入 土 較 深 ， 混 凝 土 厚 度 由 封 底 混 凝 土 強 度 計 算 確 定 。 按 簡 支 單 向 板 計 算 8,61 61 )(88 2max2 222max plMxw x xxhlwplwM cw 簡 支 板 頂 面 在 浮 力 作 用 下 的 應 力 為 ：由 上 式 即 可 得 到 封 底 混 凝 土 的 厚 度 。截 面 模 量 圓 形 基 底如 何 計 算 ？ 2.1 概 述2.2 淺 基 礎 的 類 型 及 構(gòu) 造2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法2.4 地 基 基 礎 與 上 部 結(jié) 構(gòu) 的 共 同 作 用2.5 防 止 不 均 勻 沉 降 的 措 施2.6 基 礎 埋 置 深 度 的 選 擇2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算主 要 內(nèi) 容 2.4 地 基 基 礎 與 上 部 結(jié) 構(gòu) 的 共 同 作 用2.4.1 基 本 概 念常 規(guī) 設 計 方 法 2.4 地 基 基 礎 與 上 部 結(jié) 構(gòu) 的 共 同 作 用上 述 設 計 方 法 中 忽 略 了 以 下 兩 點 ： 1.基 礎 的 變 形 對 上 部 結(jié) 構(gòu) 內(nèi) 力 、 變 形 的 影 響 2.上 部 結(jié) 構(gòu) 對 基 礎 變 形 的 調(diào) 整 作 用共 同 作 用 設 計 方 法 將 上 部 結(jié) 構(gòu) 、 地 基 、 基 礎 三 者 視 為 一 個 完 整的 體 系 來 進 行 共 同 作 用 分 析 。同 時 滿 足 靜 力 平 衡 條件 變 形 協(xié) 調(diào) 條件 2.4 地 基 基 礎 與 上 部 結(jié) 構(gòu) 的 共 同 作 用2.4.2 地 基 與 基 礎 的 相 互 作 用架 越 作 用 ： 剛 性 基 礎 能 跨 越 基 底 中 部 ， 將 所 承 擔 的 荷 載 相 對 集 中 地 傳 至 基 底 邊 緣 的 現(xiàn) 象 。 2.4 地 基 基 礎 與 上 部 結(jié) 構(gòu) 的 共 同 作 用2.4.3 基 礎 相 對 剛 度 的 影 響 2.4 地 基 基 礎 與 上 部 結(jié) 構(gòu) 的 共 同 作 用2.4.4 地 基 土 非 均 勻 性 的 影 響 2.4 地 基 基 礎 與 上 部 結(jié) 構(gòu) 的 共 同 作 用2.4.5 上 部 結(jié) 構(gòu) 剛 度 的 影 響柔 性 結(jié) 構(gòu)特 點 ： 整 個 承 重 體 系 對 基 礎 的 不 均 勻 沉 降 有 很 大 的 適 應 性 ， 沉 降 差 不 引 起 上 部 結(jié) 構(gòu) 的 附 加 應 力 （ 次 應 力 ） 。敏 感 性 結(jié) 構(gòu)特 點 ： 對 基 礎 不 均 勻 沉 降 反 應 靈 敏剛 性 結(jié) 構(gòu)特 點 ： 傾 斜 而 不 撓 曲 2.4 地 基 基 礎 與 上 部 結(jié) 構(gòu) 的 共 同 作 用2.4.6 有 限 元模 擬 施 工地 震 作 用土 -水 耦 合 補 充 閱 讀 ： 砂 土液 化 狀 態(tài) 下土 基 礎 上 部 結(jié)構(gòu) 整 體 系 統(tǒng) 的 動態(tài) 響 應 數(shù) 值 計 算 2.1 概 述2.2 淺 基 礎 的 類 型 及 構(gòu) 造2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法2.4 地 基 基 礎 與 上 部 結(jié) 構(gòu) 的 共 同 作 用2.5 防 止 不 均 勻 沉 降 的 措 施2.6 基 礎 埋 置 深 度 的 選 擇2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算主 要 內(nèi) 容 2.5 防 止 不 均 勻 沉 降 的 措 施2.5.1 建 筑 措 施建 筑 物 體 形 力 求 簡 單平 面 ： 力 求 簡 單 ， 避 免 附 加 應 力 疊 加立 面 ： 建 筑 物 高 低 （ 輕 重 ） 相 差 不 大 控 制 建 筑 物 的 長 高 比2.5 防 止 不 均 勻 沉 降 的 措 施 2.5 防 止 不 均 勻 沉 降 的 措 施思 考 ： 倒 “ 八 ” 字 裂 紋 是 如 何 產(chǎn) 生 的 ？ 設 置 沉 降 縫2.5 防 止 不 均 勻 沉 降 的 措 施1.長 高 比 過 大 的 建 筑 物 適 當 部 位 ；2. 平 面 形 狀 復 雜 的 建 筑 物 的 轉(zhuǎn) 折 部 位 ；3. 地 基 土 的 壓 縮 性 有 顯 著 變 化 處 ；4. 建 筑 物 的 高 低 或 荷 載 有 很 大 差 異 處 ；5. 建 筑 物 結(jié) 構(gòu) 類 型 截 然 不 同 處 ；6. 分 期 建 造 房 屋 的 交 界 處 ；7. 擬 設 置 伸 縮 縫 處 。 2.5 防 止 不 均 勻 沉 降 的 措 施相 鄰 建 筑 物 基 礎 的 間 隔 距 離 避 免 建 筑 物 的 相 互 影 響 ， 減 小 附 加 應 力的 疊 加 ， 以 免 建 筑 物 的 相 互 開 裂調(diào) 整 和 控 制 各 建 筑 物 的 標 高思 考 ： 在 設 計 中 ， 荷 載 大 的 標 高 和 荷 載 小 的 標 高 ， 哪 部 分 應 該 調(diào) 整 得 高 些 ？ 2.5 防 止 不 均 勻 沉 降 的 措 施2.5.2 結(jié) 構(gòu) 措 施減 輕 建 筑 物 自 重設 置 圈 梁減 小 或 調(diào) 整 基 底 附 加 壓 力采 用 非 敏 感 性 結(jié) 構(gòu)增 加 基 礎 剛 度 2.5 防 止 不 均 勻 沉 降 的 措 施2.5.3 施 工 措 施1. 擬 建 相 鄰 建 筑 物 之 間 輕 重 懸 殊 時 ， 先 重 后 輕 （ 先 高 后 低 ） ；2. 已 建 輕 型 建 筑 物 周 圍 不 宜 堆 放 重 物 ；3. 注 意 開 挖 基 礎 的 降 水 對 鄰 近 建 筑 物 影 響 ；4. 基 坑 開 挖 后 ， 盡 量 減 少 擾 動 原 狀 土 ；5. 擬 建 密 集 建 筑 群 內(nèi) 有 樁 基 礎 時 ， 先 打 樁 。 2.1 概 述2.2 淺 基 礎 的 類 型 及 構(gòu) 造2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法2.4 地 基 基 礎 與 上 部 結(jié) 構(gòu) 的 共 同 作 用2.5 防 止 不 均 勻 沉 降 的 措 施2.6 基 礎 埋 置 深 度 的 選 擇2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算主 要 內(nèi) 容 2.6 基 礎 的 埋 置 深 度2.6.1 埋 置 深 度 的 概 念埋 置 深 度 ： 指 自 地 面 （ 房 建 ） 或 一 般 沖 刷 線 （ 橋 梁 ） 到 基 礎 底 面 的 距 離 ， 簡 稱 為 埋 深 。最 小 埋 置 深 度合 理 埋 置 深 度埋 置 深 度 埋 深 不 應 小 于 各 種 破 壞 因 素 而 定 的最 小 埋 深 （ 保 證 持 力 層 不 受 外 界 破壞 因 素 影 響 ）以 滿 足 各 種 力 學 驗 算 為 前 提 ， 應 在最 小 埋 深 以 下 選 擇 地 基 承 載 力 較 高的 土 層 作 為 持 力 層在 大 于 最 小 埋 深 條 件 下 選 擇 最 淺 的 高 承 載 力 地 層 作 為 持 力 層 2.6 基 礎 的 埋 置 深 度2.6.2 最 小 埋 置 深 度2. 沖 刷 因 素在 河 流 中 修 筑 橋 梁 墩 臺 基 礎 時 ， 由 于 過 水 斷 面的 減 小 ， 會 增 加 水 流 速 度 ， 引 起 沖 刷 。一 般 沖 刷 線 局 部 沖 刷 線沖 刷 總 深 度 =一 般 沖 刷 深 度 +局 部 沖 刷 深 度河 床 面 在 水 流 沖 刷 后 下 降 的 深 度在 一 般 沖 刷 的 同 時 由 于 墩 臺 的 阻水 在 墩 臺 周 圍 形 成 的 附 加 沖 刷 深度 1. 不 埋 置 在 不 穩(wěn) 定 地 表 層旱 地 、 無 水 流 沖 刷 處 或 設 有 鋪 砌 防 護 層 時 ， 應在 地 面 以 下 2m以 下 ， 困 難 情 況 下 不 得 小 于 1m 2.6 基 礎 的 埋 置 深 度京 九 線 巴 河 大 橋 2.6 基 礎 的 埋 置 深 度因 此 ， 基 底 應 埋 置 于 最 大 沖 刷 線 下 不 小 于 安 全 值 一 般 橋 梁 ： 2m+沖 刷 總 深 度 的 10%， 并 以 0.5m分 段 ； 重 要 橋 梁 ： 在 上 述 的 基 礎 上 再 加 1m； 修 建 在 巖 石 地 基 上 的 橋 墩 ： 抗 沖 刷 能 力 強 ， 清 理 巖 石 表 面 風 化 層 ； 抗 沖 刷 能 力 差 ， 視 具 體 情 況 定 ； 2.6 基 礎 的 埋 置 深 度補 充 知 識 ： 水 的 流 動 導 致 細 小 顆 粒 的 流 失 水 流 方 向 2.6 基 礎 的 埋 置 深 度2. 凍 融 因 素3. 生 物 活 動 及 環(huán) 境 因 素 橋 規(guī) 規(guī) 定 ： 基 底 應 埋 置 于 凍 結(jié) 線 以 下 一 定 深 度 凍 脹 、 強 凍 脹 土 0.25m； 弱 凍 脹 土 不 小 于 凍 結(jié) 深 度 80% 涵 洞 基 礎 出 入 口 向 洞 內(nèi) 各 2m范 圍 內(nèi) 基 地 應 埋 置 于 凍 結(jié)線 以 下 0.25m。 離 地 面 較 淺 的 土 層 ， 因 受 大 氣 、 環(huán) 境 、 氣 候 、 雨 水 沖 蝕 及 生物 活 動 的 影 響 ， 為 保 證 持 力 層 穩(wěn) 定 和 不 受 擾 動 ， 基 底 應 埋 置 于 地 面 以 下 2m， 困 難 時 最 少 1m。土 的 標 準 凍 結(jié) 深 度 ： 多 年 實 測 最 大 凍 深 的 平 均 值 2.6 基 礎 的 埋 置 深 度凍 脹 丘 2.6 基 礎 的 埋 置 深 度 熱 融 2.6 基 礎 的 埋 置 深 度2.6.3 合 理 埋 置 深 度 使 用 功 能 或 上 部 結(jié) 構(gòu) 形 式 必 須 設 地 下 室 或 設 備 層 的 建 筑 物 帶 有 地 下 管 線 的 設 備 基 礎 帶 地 下 設 施 的 建 筑 物 高 層 建 筑 ， 荷 載 大 ， 埋 深 適 當 加 大 與 建 筑 物 受 力 性 能 有 關 ， 如 承 受 上 拔 力 的 輸 電 塔 ， 埋 深 應 該 加 大1. 與 建 筑 物 有 關 的 條 件 2.6 基 礎 的 埋 置 深 度2. 工 程 地 質(zhì) 條 件 持 力 層 為 傾 斜 面 ， 分 段 設 臺 階 修 建 在 穩(wěn) 定 土 坡 坡 頂 均 質(zhì) 土 層 :根 據(jù) 荷 載 大 小 和 地 基 承 載 力 確 定 非 均 質(zhì) 土 層 ： 應 視 實 際 情 況 而 定 上 硬 下 軟 ， 充 分 利 用 硬 殼 層 的 作 用 上 軟 下 硬 ， 若 軟 土 較 薄 ， 挖 除 上 軟 下 硬 ， 若 軟 土 較 厚 ， 置 換 或 修 改 設 計 在 滿 足 其他 要 求 下盡 量 淺 埋 只 有 低 層房 屋 可 用 ,否 則 需 地基 處 理 盡 量 淺 埋但 是 如 果h1太 小 就為 II好 土 軟 土(很 深 ) 好 土軟 土軟土好土IVh1 h1h14 m 樁 基或 處 理2.6 基 礎 的 埋 置 深 度 I II III好 土軟 土 2.6 基 礎 的 埋 置 深 度3. 水 文 地 質(zhì) 條 件 底 面 低 于 潛 水 面 的 地 基 ， 應 注 意 基 坑 排 水 ， 坑 壁 圍 護 ， 保 護 地 基 土 不 受 擾 動 防 止 流 砂 、 涌 土 的 出 現(xiàn) 以 及 抗 腐 蝕 、 抗 滲 、 抗 浮 的 要 求 埋 藏 有 承 壓 含 水 層 的 地 基 ， 應 注 意 防 止 基 底 因 挖 土 減 壓 而 引 起 隆 起 開 裂 2.6 基 礎 的 埋 置 深 度4. 采 取 人 工 措 施 ， 改 善 環(huán) 境 條 件 鋪 砌 河 床 斷 面 ， 把 易 沖 刷 土 換 為 無 沖 刷 情 況 改 變 凍 脹 融 陷 條 件 ， 換 為 非 凍 脹 土5. 美 觀 ： 基 頂 不 高 出 地 面 或 最 低 水 位 2.1 概 述2.2 淺 基 礎 的 類 型 及 構(gòu) 造2.3 淺 基 礎 的 施 工 方 法2.4 地 基 基 礎 與 上 部 結(jié) 構(gòu) 的 共 同 作 用2.5 防 止 不 均 勻 沉 降 的 措 施2.6 基 礎 埋 置 深 度 的 選 擇2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算主 要 內(nèi) 容 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算2.7.0 基 礎 上 的 荷 載計 算 荷 載 的 取 值 方 法1.容 許 應 力 設 計 法 （ 工 作 應 力 設 計 法 ） （ 鐵 路 公 路 ）2.極 限 狀 態(tài) 設 計 法 （ 可 靠 度 設 計 法 ） （ 房 建 ）計 算 荷 載 = 主 要 荷 載 + 附 加 荷 載 + 特 殊 荷 載荷 載 組 合 原 則荷 載 對 結(jié) 構(gòu) 的 強 度 、 剛 度 和 穩(wěn) 定 性 影 響 不 同 。取 導 致 結(jié) 構(gòu) 物 出 現(xiàn) 最 不 利 情 況 的 各 種 荷 載 組 合 ， 即 ：最 不 利 荷 載 組 合 。 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算2.7.1 基 礎 尺 寸 的 初 步 擬 定基 礎 底 面 長 a寬 b尺 寸 與高 度 有 如 下 的 關 系 ： a=l+2Htanb=d+2Htan擴 大 基 礎 的 剖 面 形 式 一 般 做 成 矩 形 或 臺 階 形 。自 墩 、 臺 身 底 邊 緣 至 基 頂 邊 緣 的 距 離 c稱 襟 邊 。 1.擴 大 基 底 面 積 增 加 基 礎 承 載 力 2.便 于 調(diào) 整 基 礎 施 工 時 在 平 面 尺 寸 上 可 能 發(fā) 生 的 誤 差 3.為 了 支 立 墩 、 合 身 模 板 的 需 要 視 基 底 面 積 的 要 求 、 基 礎 厚 度 及 施 工 方 法 而 定 。 橋 梁墩 臺 基 礎 襟 邊 最 小 值 為 20cm-30cm。每 層 臺 階 高 度 通 常 為 0.50m-1.00m， 在 一 般 情 況 下 各 層 臺階 宜 采 取 相 同 厚 度 。 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算2.7.1 基 礎 尺 寸 的 初 步 擬 定1. 擬 定 依 據(jù) 上 部 結(jié) 構(gòu) 形 式 ， 使 用 功 能 等 地 基 基 本 容 許 承 載 力 上 部 結(jié) 構(gòu) 荷 載 大 小 ， 性 質(zhì) 等 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算2. 擬 定 原 則 形 狀 與 墩 臺 形 狀 相 符 分 層 擴 大 ， 每 層 厚 不 小 于 1m， 常 用 1m 上 部 結(jié) 構(gòu) 荷 載 大 小 ， 性 質(zhì) 等 ， 層 數(shù) 不 超 過 3層 滿 足 剛 性 角 要 求 襟 邊 尺 寸 大 于 0.2m， 以 滿 足 立 模 以 及 測 量 、 放 線 誤 差 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算1. 中 心 受 壓基 礎 底 面 處 的 總 壓 應 力 為 fA AdFAGFp G df FA G df Fb G 條 形 基 礎2. 偏 心 受 壓在 中 心 受 壓 的 情 況 下 擴 大 底 面 積 ， 再 進 行 檢 算 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算材 料 力 學 回 憶截 面 模 量 M（ 長 度 三 次 方 ） ， 別 名 截 面 抵 抗 拒 、 section modulus對 其 形 心 軸 的 慣 性 矩 與 截 面 上 受 拉 或 受 壓 邊 緣 至 形 心 軸 距 離 的 比 值 x慣 性 矩 I 長 度 單 位 四 次 方 、 別 名 moment of inertiax 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算2.7.2 地 基 強 度 的 檢 算持 力 層 強 度 檢 算 y yx x WMWMAN maxmin max fmax所 有 外 力 向 基 底 形 心 處 簡 化或橋 梁 基 礎 地 基容 許 承 載 力 建 筑 基 礎 地 基容 許 承 載 力按 安 全 系 數(shù) 確 定 按 可 靠 度 確 定最 大 壓 應 力 地 基 容 許 承 載 力 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算軟 弱 下 臥 層 強 度 檢 算 當 地 基 層 下 存 在 軟 弱 下 臥 層 時 ， 應 進 行 下 臥層 強 度 檢 算 ， 保 證 下 臥 層 頂 面 的 最 大 應 力 小 于 下臥 層 的 容 許 承 載 力 。 max fmax 與 前 面 的 有何 不 同 ? 橋 規(guī) 公 式 法 工 程 近 似 法 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算 橋 規(guī) 公 式 法 )()( dzd d 自 重 應 力 附 加 應 力 d 基 底 的 平 均 壓 應 力與 基 底 荷 載 分 布 形 式 無 關 ， 采 用 基 底 平均 壓 應 力 （ 根 據(jù) 圣 維 南 原 理 ）一 定 深 度 處 ， 土 中 應 力 分 布 與 基 底 壓 力分 布 形 式 無 關 ， 只 取 決 于 合 力 大 小 和 作用 點 位 置 。 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算工 程 近 似 法 czz tan2 )( zb bd dz )tan2)(tan2( )( zazb baddz 條 形 基 礎矩 形 基 礎 自 重 應 力 附加應力擴 散 角 d b擴 散 角 正 比 與 z/b、 上 下 層 壓 縮 模 量 比寬 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算2.7.3 基 底 偏 心 矩 的 檢 算目 的 ： 使 地 基 應 力 較 均 勻 分 布 ， 控 制 基 礎 兩 側(cè) 產(chǎn) 生 過 大 的 不 均 勻 沉 降 ，從 而 限 制 墩 身 傾 斜 所 引 起 的 墩 頂 位 移 。 單 向 偏 心 NMe原 則 ： 以 基 底 不 出 現(xiàn) 拉 應 力 為 原 則 ， 只 要 控制 其 偏 心 距 ， 使 之 不 超 過 某 一 數(shù) 值 即 可 。作 用 于 基 底 的 總 應 力 矩作 用 于 基 底 重 心 的 豎 向 應 力 矩一 般 要 求 b/6(房 建 )， 或 者 1.5(橋 梁 ) 雙 向 偏 心2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算1 求 出 斜 向 彎 曲 時 的 最 小 應 力 xIMyIMAN yyxx min2 單 向 偏 心 時 的 最 小 應 力 )1( min eANANeANWMAN 基 底 截 面 核 心 半 徑 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算3 令 其 應 力 等 效 ， 化 雙 向 偏 心 為 單 向 偏 心 ， 且 二 者 具 有 相 同 的 最 小 應 力ANe min1 檢 驗 判 別 式 cee 為 避 免 求 截 面 核 心半 徑 ， 故 采 用 此 判別 式C的 取 值 0.7-2.0。大 小 與 地 基 巖 土 材 料 性質(zhì) 及 基 礎 本 身 的 形 狀 有關 。總 結(jié) 這 種 關 系 的 規(guī) 律 ，為 什 么 有 這 種 規(guī) 律 ？ 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算2.7.4 基 礎 的 傾 覆 穩(wěn) 定 性 檢 算 較 大 的 單 向 水 平 推 力 而 其 合力 作 用 點 又 離 基 礎 底 面 的 距 離 較高 （ 如 擋 土 墻 或 高 橋 臺 受 側(cè) 向 土壓 力 作 用 ， 大 跨 度 拱 橋 在 施 工 中墩 、 臺 受 到 不 平 衡 的 推 力 ， 以 及在 多 孔 拱 橋 中 一 孔 被 毀 ）原 因 ： 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算2.7.4 基 礎 的 傾 覆 穩(wěn) 定 性 檢 算目 的 ： 保 證 墩 臺 在 最 不 利 荷 載 作用 下 ， 不 致 繞 基 底 外 緣 轉(zhuǎn) 動 而 發(fā)生 傾 覆 現(xiàn) 象 。 傾 覆 穩(wěn) 定 系 數(shù) MHe NsK i傾覆力矩穩(wěn)定力矩0 檢 驗 判 別 式不 同 的 荷 載 組 合 ， 在 不 同 的 設 計 規(guī) 范 中 ， 對 抗 傾 覆 穩(wěn) 定 系 數(shù) 的 容 許 值 均 有 不 同要 求 ， 一 般 對 主 要 荷 載 組 合 1.5， 在 各 種 附 加 荷 載 組 合 時 ， 1.1-1.3。 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算s的 概 念 ： 在 沿 截 面 重 心 與 合 力 作 用 點 的 連 線 上 ， 自 截 面 重 心 至 檢 算 傾 覆 軸 的 距 離 。 凹 多 邊 形 ， 傾 覆 軸 應 取 基 底 截 面 的 外 包 線 計 算 力 矩 時 ， 應 視 各 力 繞 基 底 截 面 形 心 的 方 向 區(qū) 別 正 負 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算2.7.5 基 礎 的 滑 動 穩(wěn) 定 性 檢 算目 的 ： 保 證 基 礎 的 位 置 穩(wěn) 定 性 滑 動 穩(wěn) 定 系 數(shù) HNfK c 檢 驗 判 別 式 1.1 2.1 3.1cccKKK一 般 情 況 ：施 工 荷 載 ;地 震 力 : 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算2.7.6 沉 降 檢 算目 的 ： 限 制 墩 臺 的 沉 降 量 非 巖 石 地 基 上 修 建 了 建 筑 物 后 ， 建 筑 物 會 發(fā) 生 沉降 ， 橋 梁 基 礎 同 樣 也 會 發(fā) 生 沉 降 ， 為 保 證 鐵 路 的 正 常運 營 ， 必 須 限 制 墩 臺 的 沉 降 量 。 橋 規(guī) 在 確 定 地 基 承 載 力 時 ， 已 經(jīng) 考 慮 了 地 基的 變 形 因 素 ， 因 此 ， 當 滿 足 強 度 要 求 時 ， 也 間 接 的 滿足 了 沉 降 要 求 ， 但 在 特 殊 情 況 下 ， 必 須 進 行 相 應 的 沉降 檢 算 。 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算 計 算 總 沉 降總 采 用 分 層 總 和 法 計 算 恒 載 作 用 下 （ 所 有 荷 載 一 次施 加 ， 與 施 工 過 程 有 偏 差 ） 的 最 終 總 沉 降 活 載 作 用 時 間 短 ， 對 沉 降 影 響 不 大 。 計 算 墩 臺 基 礎 的 沉 降 施總計 - 修 建 基 礎 開 始 ， 沉 降 就 開 始 發(fā) 生 ， 因 此 ， 施 工 期間 已 完 成 總 沉 降 的 一 部 分 。 但 這 部 分 沉 降 在 澆 筑 頂 帽混 凝 土 時 可 調(diào) 整 ， 故 對 上 部 線 路 和 運 營 帶 來 影 響 的 只有 計 算 的 沉 降 。 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算 容 許 沉 降 )(20 mmL )(10 mmL墩 臺 均 勻 沉 降 量相 鄰 墩 臺 均 勻 沉 降 量 之 差L為 橋 跨 距 離 ， 不 等 跨 時 取 小 跨 ， 小 于 24m時 以 24m計 。 檢 驗 判 別 式 計 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算2.7.7 地 基 整 體 穩(wěn) 定 性 檢 算 修 建 在 土 質(zhì) 斜 坡 上的 基 礎 ， 尤 其 當 受 有 水平 荷 載 作 用 的 建 筑 物 ，如 橋 臺 、 擋 土 墻 等 ， 應注 意 該 基 礎 是 否 會 連 同地 基 土 一 起 下 滑 。 要 防止 下 滑 ， 就 必 須 加 大 基礎 的 埋 置 深 度 。 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算2.7.7 地 基 整 體 穩(wěn) 定 性 檢 算砌 筑 合 身 時 ， 應 及 時 地 在 臺 后 填 土 并 夯 實 ， 以防 臺 身 后 傾 覆 和 轉(zhuǎn) 動 ;也 可 在 臺 后 一 定 長 度 范圍 內(nèi) 填 碎 石 、 干 砌 片 石 或 填 石 灰 土 ， 以 增 大 填料 的 內(nèi) 摩 擦 角 減 小 土 壓 力 ， 達 到 減 小 傾 覆 力 矩提 高 抗 傾 覆 安 全 度 的 目 的 。由 于 在 拱 腳 水 平 惟 力 作 用 下 ， 基 礎 的 滑 動 穩(wěn)定 性 不 能 滿 足 要 求 時 ， 可 在 基 底 四 周 做 成 齒檻 ， 這 樣 ， 由 基 底 與 土 間 的 摩 擦 滑 動 變 為 土的 剪 切 破 壞 ， 從 而 提 高 了 基 礎 的 抗 滑 力 。還 有 什 么 幾 何 上 的 方 法 ？ 當 高 填 土 的 橋 臺 基 礎 或 土 坡 上 的 擋 墻 地 基 可 能 出 現(xiàn) 滑 動 或 在 土 坡 上 出 現(xiàn) 裂縫 時 ， 可 以 增 加 基 礎 的 理 置 深 度 或 改 用 樁 基 礎 ， 提 高 墩 臺 基 礎 下 地 基 的 穩(wěn) 定 性 ;或 者 在 土 坡 上 設 置 地 面 排 水 系 統(tǒng) ， 攔 截 和 引 走 滑 坡 體 以 外 的 地 表 水 ，以 減 少 因 滲 水 而 引 起 土 坡 滑 動 的 不 穩(wěn) 定 因 素 。 2.7 淺 基 礎 的 設 計 計 算 分 析 方 法 ： 圓 弧 條 分 法 2.1滑動力矩抗滑力矩K 位 于 穩(wěn) 定 土 坡 坡 頂 上 基 礎 ， 當 基 礎 邊長 小 于 3m時 ， 基 礎 外 緣 至 坡 頂 的 水 平 距離 s不 得 小 于 2.5m， 且 基 礎 外 緣 至 坡 面 的水 平 距 離 l， 對 條 基 ， 不 得 小 于 3.5b,對 矩形 基 礎 ， 不 得 小 于 2.5b。 當 坡 角 大 于 45度 ， 坡 高 大 于 8m時 ， 應檢 算 坡 體 的 穩(wěn) 定 性 。 D l bs