基础工程 Lectures 1-3 short
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基础工程课件第三章浅基础结构设计
在地基净反力作用下，还使基础底板发生向上错动的趋势，在 根部将产生最大的剪力。如果基础底板高度不够，在剪力作用 下会使基础底板发生斜裂缝。
1、地基净反力计算 由于基础及其上的回填土自重产生的 均布压力与相应的地基反力相抵消，因此基础底板仅受到上 部结构传来的荷载引起的地基净反力作用。
地基净反力由下式计算
中心受压
pj
F b
偏心受压
p j max
F
p j min
=
b
M W
式中 F—相应于荷载效应基本组合时，上部结构传到基础顶 部的竖向力
∑M—对基底中心的总力矩和
2、基础内力计算
（1）剪力计算 基础验算截面的剪力设计值VI按下式计算1Βιβλιοθήκη VI2pjmax pj
s
b
pjI P jm inb bbI (pjm axpjm in)
【解】 （1）确定基础类型 采用墙下条形基础，因上部荷载较大，故采用三步灰土基础，
其上用砖放脚与墙体相连，砖放脚采用“二一间隔法”砌筑。 （2）根据承载力计算基底宽度
假设基础宽度b≤3m，查表得 d 1.0 则有
fafa k dm 1d0 .5
1 4 0 1 .01 7 .2 1 .0 1 .2 1 8 .50 .21 .20 .51 5 2 .1 8kp a
现浇柱锥形基础, 现浇柱台阶基础, 预制柱杯形基础
二、柱下钢筋混凝土独立基础
(一)、柱下钢筋混凝土独立基础的设计内容与步骤
（1）确定基础底部尺寸 （2）抗剪和抗冲切验算，确定基础高度 （3）基础内力计算，确定基础配筋 （4）地基强度和变形验算 （5）构造设计
二、柱下钢筋混凝土独立基础
(二)、柱下钢筋混凝土独立基础的构造
基础工程学-第3章 浅基础计(2)
条形基础 b( pk co ) b 2 z tan 矩形基础 pz pz lb( pk co ) (l 2 z tan )(b 2 条形基础 b( pk co ) pz b 2 z tan 矩形基础 lb( pk co ) pz (l 2 z tan )(b 2 z tan )
以局部与地基土脱开，但零应力区的面积不应 超过基础底面积的25％，即3a ≥ 0.75b 。
6/70
2. 软弱下卧层承载力验算 持力层以下存在承载力明显低于持力层 的土层，称为软弱下卧层。如果软弱下卧层埋 藏不够深，扩散到下卧层的应力大于下卧层的 承载力时，地基仍然有失效的可能，因此需要 进行软弱下卧层的承载力验算。 当地基受力层范围内有软弱下卧层时， 应按下式验算： pz＋pcz＜faz 式中 pz—软弱下卧层顶面处的附加压力设计值； pcz—软弱下卧层顶面处土的自重压力标准 值； faz — 软弱下卧层顶面处经深度修正后地基 承载力设计。 当持力层与下卧软弱土层的压缩模量比值大 于或等于3时，对条形基础和矩形基础， pz值可 按简化公式计算。
抗滑力矩 K 1.2 滑动力矩
若考虑深层滑动时，滑动面可为软弱土层界面， 即为一平面时，稳定安全系数应提高1.3。
14/70
地基的破坏形式
当荷载超过极限荷载后，荷载板急剧下 沉，即使不增加荷载，沉降也不能稳定， 这表明地基进入了破坏阶段。在这一阶段， 由于土中塑性区范围的不断扩展，最后在 土中形成连续滑动面，土从载荷板四周挤 出隆起，基础急剧下沉或向一侧倾斜，地 基发生整体剪切破坏。破坏阶段相当于图 中p-s曲线上的bc段。 局部剪切破坏的特征是，随着荷载的增加，基础下塑性区仅仅发展到地基某一范 围内，土中滑动面并不延伸到地面，基础两侧地面微微隆起，没有出现明显的裂 缝。其p-s曲线如图中的曲线B所示，在p-s曲线上也有一个转折点，但不象整体剪 切破坏那么明显，在转折点之后，p-s曲线仍呈线性关系。 冲剪破坏又称刺入剪切破坏，其特征是随着荷载的增加，基础下土层发生压缩变 形，基础随之下沉，当荷载继续增加，基础周围附近土体发生竖向剪切破坏，使基础 刺入土中，而基础两边的土体并没有移动。刺人破坏的p-s曲线如图中的曲线C，在p15/70 s曲线上没有明显的转折点，也没有明显的比例界限及极限荷载。
基础工程浅基础1PPT课件
S---荷载效应组合设计值; R---结构构件抗力的设计值;
γ0---结构重要性系数; γG---永久荷载的分项系数; γQ---可变荷载的分项系数; ψc---可变荷载的组合值系数; ψf---可变荷载的频遇值系数; ψq---可变荷载的准永久值系数;
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基础工程-浅基础
22
第22页/共276页
1. 按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载 力确定桩数时，传至基础或承台底面上的荷载效应按正常 使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用 地基承载力特征值或单桩承载力特征值。
2. 计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按 正常使用极限状态下荷载效应的标准永久组合，不应计入 风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。
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基础工程-浅基础
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第19页/共276页
3. 计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷 载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分 项系数均为1.0。
4. 在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支 挡结构内力，确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷 载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力极限状态下荷载 效应的基本组合，采用相应的分项系数。
返
回
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1.2.1 地基基础与上部结构关系
上 部
常规设计方法
结 构
•设计中三者分开考虑，视彼此 为相互独立的结构单元进行静
力平衡分析计算；
•不考虑上部结构的刚度，只计 算作用在基础顶面上的荷载；
基 •也不考虑基础的刚度，基底反 础 力简化为直线分布，并反向施
加于地基，当作柔性荷载验算 地基承载力和进行地基沉降计 地 算。 基
γ0---结构重要性系数; γG---永久荷载的分项系数; γQ---可变荷载的分项系数; ψc---可变荷载的组合值系数; ψf---可变荷载的频遇值系数; ψq---可变荷载的准永久值系数;
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基础工程-浅基础
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1. 按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载 力确定桩数时，传至基础或承台底面上的荷载效应按正常 使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用 地基承载力特征值或单桩承载力特征值。
2. 计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按 正常使用极限状态下荷载效应的标准永久组合，不应计入 风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。
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基础工程-浅基础
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3. 计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷 载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分 项系数均为1.0。
4. 在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支 挡结构内力，确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷 载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力极限状态下荷载 效应的基本组合，采用相应的分项系数。
返
回
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1.2.1 地基基础与上部结构关系
上 部
常规设计方法
结 构
•设计中三者分开考虑，视彼此 为相互独立的结构单元进行静
力平衡分析计算；
•不考虑上部结构的刚度，只计 算作用在基础顶面上的荷载；
基 •也不考虑基础的刚度，基底反 础 力简化为直线分布，并反向施
加于地基，当作柔性荷载验算 地基承载力和进行地基沉降计 地 算。 基
基础工程课件
上的高层、重型或 对不均匀沉降要求 严格的建筑物
第 7 章 天然地基上浅基础的设计 特点：1）材料省、造价低， 2）施工技术要求高。
5) 壳体基础 基础材料：钢筋混凝土
适用条件：
可用作柱 基础和筒 形构筑物 基础
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
小结
独立基础
浅基础的特点：
柱下条形基础 箱形和筏形基础
含水量：含水量越大，冻胀性越强
地下水位：离冻结区越近，水分补充越快
冻结区
冻 深
毛细区
地下水位
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
冻深对基础埋深的要求
dmin = zd – hmax
室内地面
式中： zd –– 设计冻深； hmax ––允许残留冻土 最大厚度，可根 据表7.8查取。
Zd
dmin
hmax
阶梯形
75
锥台形
杯口形
壳体形
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
2)柱下条形基础
基础材料: 钢筋混凝土
结构型式
单向条形基础: 同一轴线（或同一方向）上若干 柱下相连的钢筋混凝土条形基础。 十字交叉条形基础: 柱网下沿纵横两向分别设 臵的钢筋混凝土条形基础。
第 7 章 天然地基上浅基础的设计 适用条件： 地基土较软弱，分布不 均；基底面积受相邻建筑 物或设备基础的限制无法 扩展时；柱荷载差异大， 以致基底面积扩大使其彼 此接近或象相碰时。
大于10cm
d
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
§7.4
浅基础的地基承载力
1. 地基承载力的概念
地基承受荷载的能力 为了满足地基强度和稳定性的要求，设计时必须控制基 础底面最大压力不得大于某一界限值，这一界限值称为地基 承载力 。
同济大学基础工程课件3
准永久组合S’k ：按正常使用极限状态计算时，对可 变荷载采用准永久值为荷载代表值的组合。
基本组合S ：按承载能力极限状态计算时，永久作
用与可变作用的组合设计值。 S =1.35Sk
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二、地基基础设计的技术要求及原则
地基基础设计必须满足的三个基本要求是：
地基强度要求 地基变形要求 基础结构的强度、刚度及耐久性要求
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(2)承载能力极限状态或稳定极限状态
承载能力极限状态一般采用安全系数法进行验算:
p fu K
式中 p ──作用于地基上的平均总压力，kPa；
fu ──地基极限承载力，kPa；
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■ 我国《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011) 采用了地基承载力特征值的概念。 ■ 地基承载力特征值是指地基土压力-变形曲线(p-s 曲线)在线性变形范围内规定的变形所对应的压力值， 其最大值为比例界限值。 ■ 地基承载力特征值可由载荷试验或其它原位测试、 理论公式计算，并结合工程实践经验等方法综合确 定。
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3、荷载的设计值
荷载代表值与荷载分项系数的乘积称为荷载的设
计值。
4、荷载的组合
设计时为了保证结构的可靠性，需要确定同时作
用在结构上有几种荷载、每种荷载采用何种代表值，
这一工作称为荷载组合或荷载效应组合。
在地基基础设计中，一般有如下几种荷载组合：
标准组合Sk：按正常使用极限状态计算时，采用标 准值或组合值为荷载代表值的组合。
基础
地基
应力和变形
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3
天然地基上的浅基础
工程概论课件：第三节 基础工程设计的基本原则
1、判别地基土的类别 – 均质地基 – 特殊土地基
2、判明地基土的分布情况
3、对地基土的物理力学性质指标 进行分析比较
4、注意地下水的情况 5、查明地下管线的分布情况 6、临近建筑物的基础情况
（二）对上部结构的分析
1、了解建筑物的重要性和使用要求,以便掌握建筑物 的地基变形值
– 化工建筑物 – 高层建筑物设的电梯
p f k
p 1.2 f
max
k
（二）地基变形值应小于建筑物的地基变形 允许值
（三）水时应注意的主要问题
(一)详细了解地质资料 (二)对上部结构的分析 (三)保证设计方案技术上合理 (四)保证设计方案施工上可行 (五)工程造价应经济合理
（一） 详细了解地质资料
第三节 基础工程设计的基本原则
一 基础工程设计的基本原则
（一）基底压力不大于修正后的地基承载力 特征值
f pk ak
p 1.2 f
k max
ak
（二）地基变形值应小于建筑物的地基变形 允许值
（三）水平荷载作用时应满足稳定性要求
S S
F
G
A
一 基础工程设计的基本原则
（一）基底压力不大于修正后的地基承载力 设计值
• 308万元
2、建筑物的复杂程度,荷载性质、大小、分布，结构 形式是选择基础形式的依据
3、必须考虑对临近建筑物的影响
(三)保证设计方案技术上合理 (四)保证设计方案施工上可行 (五)工程造价应经济合理
工程采用打入桩工艺，桩长需60m，桩数308根
• 钢管桩 609-11 • 616万元
• 空心预应力钢筋混凝 土桩，500*500 内空 直径270mm
2、判明地基土的分布情况
3、对地基土的物理力学性质指标 进行分析比较
4、注意地下水的情况 5、查明地下管线的分布情况 6、临近建筑物的基础情况
（二）对上部结构的分析
1、了解建筑物的重要性和使用要求,以便掌握建筑物 的地基变形值
– 化工建筑物 – 高层建筑物设的电梯
p f k
p 1.2 f
max
k
（二）地基变形值应小于建筑物的地基变形 允许值
（三）水时应注意的主要问题
(一)详细了解地质资料 (二)对上部结构的分析 (三)保证设计方案技术上合理 (四)保证设计方案施工上可行 (五)工程造价应经济合理
（一） 详细了解地质资料
第三节 基础工程设计的基本原则
一 基础工程设计的基本原则
（一）基底压力不大于修正后的地基承载力 特征值
f pk ak
p 1.2 f
k max
ak
（二）地基变形值应小于建筑物的地基变形 允许值
（三）水平荷载作用时应满足稳定性要求
S S
F
G
A
一 基础工程设计的基本原则
（一）基底压力不大于修正后的地基承载力 设计值
• 308万元
2、建筑物的复杂程度,荷载性质、大小、分布，结构 形式是选择基础形式的依据
3、必须考虑对临近建筑物的影响
(三)保证设计方案技术上合理 (四)保证设计方案施工上可行 (五)工程造价应经济合理
工程采用打入桩工艺，桩长需60m，桩数308根
• 钢管桩 609-11 • 616万元
• 空心预应力钢筋混凝 土桩，500*500 内空 直径270mm
基础工程：第一章 绪论
溶洞
岩崖
63
敦煌莫高窟
三峡双向五级船闸
64
隧道
古墓勘探
65
锚 杆、锚 索
江堤
66
四、学习要求和内容安排
1、学习要求： 1）熟练掌握基本理论和一般原则，学会 根据相关规范进行地基基础工程的设 计与计算； 2）提高解决具体问题的能力 3）注意与先修课程的联系
67
2、内容安排： 1）绪论（第1章） 2） 浅基础（第2章） 3）连续基础（第3章） 4）桩基础（第4章） **5）地基处理（第5章） **6）挡土墙（第7章） **7）特殊土地基（第9章） **8）动力机器基础与地基基础抗震（第10章）
5
基础设计满足三个基本要求:
1.强度问题：作用于地基的荷载不超过地基的承 载能力(strength requirements)
2.变形问题：基础沉降或其他特征变形不超过允 许值(deformation requirements)
3.上部结构的其它要求：上部结构对基础结构的 强度、刚度和耐久性要求。 (superstructure requirements)
57
赵洲石拱桥
隋朝石工李春所修建成的赵州石拱桥，造型美观，至今安然无
恙。桥台砌置于密实的粗砂层上，一千三百多年来估计沉降量约
几厘米。现在验算其基底压力约500-600kpa，这与现代土力学
理论给出的承载力值很接近。
58
希腊RionAntirion桥基 础
230 m
65 59 m
60
61
62
32
三、地基基础工程问题及典型实例
建筑物的地基和基础是建筑物的根本， 它们一旦出现问题，建筑物的安全和正常使 用必然受到影响。
第一章 基础工程导论
• 桥位工程地质勘测报告及桥位地质纵剖面图
• 地基土质调查试验报告
• 河流水文调查资料
• 其他调查资料（包括地震、建筑材料、气象、附近桥梁的 调查及施工调查资料）
1-2 基础工程设计和施工所需的资料 及计算作用的确定
第一章 导论
二、作用的分类及代表值
•
作用：要保证桥梁的地基与基础满足强度、刚度（变
1-3 基础工程设计计算原则、设计方法
第一章 导论
由于地基土是在漫长的地质年代中形成的，是大自 然的产物，其性质十分复杂。所以地基土具有比任何人 工材料大得多的变异性，它的复杂性质不仅难以人为控 制，而且要清楚地认识它也很不容易。
地基可靠性分析的精度，在很大程度上取决于土性 参数统计分析的精度。如何恰当地对地基土性参数进行 概率统计分析，是地基与基础工程最重要的问题之一。
（三）基础工程相关验算
第一章 导论
• 1、基础结构稳定性验算 • 2、地基竖向承载力验算 • 3、基础沉降计算 • 4、关于水浮力计算的相关规定
1-3 基础工程设计计算原则、设计方法
第一章 导论
第三节 基础工程设计计算原则、设计方法
一、基础工程设计计算的原则
• 1、基础底面的压力小于地基承载力特征值； • 2、地基及基础的变形值小于建筑物要求的变形值； • 3、地基及基础的整体稳定性有足够保证； • 4、基础本身的强度、刚度和耐久性满足要求。
墩台基础：保证桥梁墩台安全并将各种作用传 至地基的桥梁墩台的最下部分
基本概念
第一章 导论
图1-2 桥梁结构各部分立面示意图 1-下部结构；2-基础；3-地基；4-桥台；
5-桥墩；6-上部结构
1-1 概述
第一章 导论
⚫地基：承受建筑物荷载应力与应变不能忽略的土层。（ 有一定深度和范围） ⚫基础：埋入土层一定深度并将荷载传给地基的建筑物下 部结构。
东南大学基础工程讲稿
粗粒土：按颗粒大小及级配分类 土
细粒土：按塑性图分类
土的塑性指数虽然是划分细粒土的良好指 标，但是塑性指数反映的只是一个相对的含 水量范围，具有相同的塑性指数，液、塑限 却可能完全不同，土性也可能很不相同。
依目前的理论水平，还很难做到这一点。 尽管如此，我们在处理地基基础问题时，头 脑里一定要有地基-基础-上部结构相互作用 的整体概念，尽可能全面地加以考虑。
7
建筑物的地基和基础是建筑物 的根本，它们一旦出现问题，建筑 物的安全和正常使用必然受到影响。建筑物 的事故，绝大多数都与地基和基础有关。
组成地层的土或岩石是自然界的产物。建 筑物建造在地层上面，所以建筑物场地的工 程地质条件是决定地基基础设计和施工的先 决条件。
别处于固态、半固态、可塑状态和流动状 态。粘性土由一种状态转到另一种状态的 分界含水量，称为界限含水量。
缩限ws 塑限wp
液限wl
0
w
固态 半固态 可塑状态 流动状态
41
液限：液限 仪
锥式液限仪 碟式液限仪
塑限：搓条法
液限 塑限
液塑限 联合测定仪
横坐标：土样含水量 纵坐标：圆锥入土深度
42
二、粘性土的塑性指数和液性指数 塑性指数Ip为液限和塑限的差
25
※ 几个特殊粒径：d10, d30 , d60 小于某粒径的土颗粒质量累积
百分数为10%时，相应的粒径称为有效粒径 d10。与之类似可以得到d30和d60（限定粒径）。 ※ 土颗粒的级配指标：
不均匀系数 Cu= d60/ d10
曲率系数 Cc=(d30)2/(d60× d10)
26
Cu反映大小不同粒组的分布情况。 Cu越大，表示土颗粒大小的分布范围 越大，其级配良好。
细粒土：按塑性图分类
土的塑性指数虽然是划分细粒土的良好指 标，但是塑性指数反映的只是一个相对的含 水量范围，具有相同的塑性指数，液、塑限 却可能完全不同，土性也可能很不相同。
依目前的理论水平，还很难做到这一点。 尽管如此，我们在处理地基基础问题时，头 脑里一定要有地基-基础-上部结构相互作用 的整体概念，尽可能全面地加以考虑。
7
建筑物的地基和基础是建筑物 的根本，它们一旦出现问题，建筑 物的安全和正常使用必然受到影响。建筑物 的事故，绝大多数都与地基和基础有关。
组成地层的土或岩石是自然界的产物。建 筑物建造在地层上面，所以建筑物场地的工 程地质条件是决定地基基础设计和施工的先 决条件。
别处于固态、半固态、可塑状态和流动状 态。粘性土由一种状态转到另一种状态的 分界含水量，称为界限含水量。
缩限ws 塑限wp
液限wl
0
w
固态 半固态 可塑状态 流动状态
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液限：液限 仪
锥式液限仪 碟式液限仪
塑限：搓条法
液限 塑限
液塑限 联合测定仪
横坐标：土样含水量 纵坐标：圆锥入土深度
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二、粘性土的塑性指数和液性指数 塑性指数Ip为液限和塑限的差
25
※ 几个特殊粒径：d10, d30 , d60 小于某粒径的土颗粒质量累积
百分数为10%时，相应的粒径称为有效粒径 d10。与之类似可以得到d30和d60（限定粒径）。 ※ 土颗粒的级配指标：
不均匀系数 Cu= d60/ d10
曲率系数 Cc=(d30)2/(d60× d10)
26
Cu反映大小不同粒组的分布情况。 Cu越大，表示土颗粒大小的分布范围 越大，其级配良好。