基础工程赵明华-讲义

合集下载

基础工程-赵明华-第三章-柱下条形基础、筏形和箱型基础-1

•x→∞时w=0：C1=C2=0
•x=0时q =0： C3=C4=C
•x=0处V=-P0/2：C=P0l/2kb 解答
w
P0
2K
ex cos x
sin x
P0
2K
Ax
q
P0 2
K
ex sin x
P0 2
K
Bx
VMp P240PbP200
ex cos x sin x
e x
cos
x
P0 2
工况(1) 若为无限长梁, F=1000kN, M=0. 计算x=±5m处梁变形及内力。
工况(2)若为无限长梁, F=0,M=5000kN.m. 计算x=±5m处梁变形及内力。
工况(3)若为无限长梁, F=1000kN, M=5000kN.m. 计算x=±5m处梁变形及内力。
工况(4) LOA=5m, LOB=7m, x=0处F=1000kN, M=0, 求梁身内力。
Dx
ex cos x sin x
P0
4
Cx
P0
2b
Ax
集中力下的无限长梁
Ax ex cos x sin x, Bx ex sin x Cx ex cos x sin x, Dx ex cos x
3.1 弹性地基上梁的分析
一、弹性地基上梁的分析
力偶作用下的无限长梁边界条件
• x→∞时w=0 • x=0时w =0 • x=0处M=M0/2 解答
边界条件
• x→∞时w=0 • x=0时M =0 • x=0处V= -F0 解答
w
2F0
K
Dx
q＝－
2F0
K
2
Ax
M
F0
Bx

基础工程-赵明华-第二章-刚性基础与扩展基础-1

等情况下使用，“宽基浅埋” 。
形式：柱下钢筋砼独立基础、墙下钢筋砼条形基础
2.1 概述
三、扩展基础的构造要求
一般要求：
基础边缘高度：基础垫层：混凝土：钢筋：
2.1 概述
三、扩展基础的构造要求
现浇柱下独立基础的构造要求：
现浇钢筋砼柱与基础的连接：
2.1 概述
三、扩展基础的构造要求
2.1 概述
一、刚性基础的构造要求
宽高比（或刚性角）要求：
任一台阶宽度对应台阶高度
bi ≤tan
Hi
刚性角，按表2-1取值
对基底平均压力＞300kPa的砼基础，变阶处剪力应满足：
Vs ≤ 0.366 ft A 变阶处基础单位长度面积
变阶处单位长度剪力设计值
混凝土轴心抗拉强度设计值
2.1 概满足宽高比（或刚性角）的工程做法：
“二皮一收”砌法
“二、一间隔收”砌法
2.1 概述
二、钢筋混凝土扩展基础
定义：在墙或柱之下设置的水平截面向下扩大的钢筋混凝土基础，
也称为“柔性基础 ” 。
特点：抗弯、抗剪性能好；不受台阶宽高比限制；钢筋用量大。
适用：可在竖向荷载较大、地基承载力不高及承受水平力和力矩
d
2.2 基础埋置深度选择
一、概述
实质：选择合适的持力层。
一般要求：最小埋深0.5m(岩石基础除外)，且基顶低于
室外地面0.1m。
应考虑的主要因素：
±0.00
建筑结构及环境条件；
工程地质条件；
d
水文地质条件；
p
地基冻融条件；
持力层 fa（＞p）
墙下条基的构造要求
无纵肋条形基础：
地基土质或荷载分布不均匀时，为提高基础纵向抗弯能力和控制地基差异沉降，可做成有肋板条形基础。

基础工程_赵明华_第三章

3.3.2 柱下条基的计算

计算内容与方法
基底尺寸确定：按构造定基长l，按地基承载力定基宽b，并力使基础形心与荷载重心重合，地基反力均匀分布翼板计算：按悬臂板考虑，由抗剪定其厚度，按抗弯配筋梁纵向内力分析：四种方法

静定分析法
做法：假定基底反力线性分布，求基底净反力pj ，按静力平衡求任意截面的V及M并绘图，以此进行抗剪计算及配筋。
k i kbi li
li —每段梁长； yi —该段地基沉降
梁
地基反力为：
A k1 1 k2 2
Pi k i yi
B k n+1 n+1
11
ki 3
图３.３用纽马克法计算地基梁简图
3.柱下条形基础、筏形和箱形基础
3.3.2 柱下条基的计算

• • • • •
纽马克（Newmark）法
分段，并求各支承点的弹簧刚度，ki=kbili（两端取半li）；假定仅荷载作用下梁A端位移yA=0，转角φA=0，求出各支承 yi0 点位移；假定无荷载作用时梁A端位移yA=1，转角φA=0，求出各支承 yi1 点位移；假定无荷载作用时梁A端位移yA=0，转角φA=1，求出各支承 yi2 点位移；根据梁B端边界条件建立方程（二元线性），求出相应的A端实际yA和φA (若另端弯矩和剪力为0，则∑V=0，∑M=0)；迭加求得各支承点实际位移： yi yi0 yi1y A yi2 A 由yi 求出各支承点实际反力，从而求出梁身剪力及弯矩。 12
Fiy
byS y F 4bxS x by S y i

当边柱和角柱节点有一个方向伸出悬臂时，荷载分配应进行调整，具体计算见P.64～65 交叉点处基底面积计算重复，基底反力偏小，计算结果偏于不 13 安全，可按式(3-39)~(3-40)进行调整。

基础工程-赵明华-地基基础的设计原则-2

1.4 地基-基础-上部结构共同作用概念
二、实际荷载传递特性
荷
上部结构
载
基础
反
地基

力
1.4 地基-基础-上部结构共同作用概念
三、地基-基础-上部结构共同作用概念
建立合理设计计算法的要求
建立能正确反映结构影响的分析理论找到便于计算机运算的有效计算方法建立合适的计算模型（特别是地基模型）
数，且深度无限将导致计算变形量过大
1.4 地基-基础-上部结构共同作用概念
三、地基-基础-上部结构共同作用概念
有限压缩层地基模型把地基当成侧限条件下有限深度的压缩土层，基于分层总和法建立地基压缩层变形与荷载关系
fij
m k 1
kij H ki
Eski
Eski—i单元第k土层的压缩模量, kPa； ∆Hki — i单元下第k土层的厚度, m；
1.3 基础类型
形式：
七、壳形基础
M 型组合壳
正圆锥壳
内球外锥组合壳
特点：① 基础结构内力主要是轴向压力；
② 省材料，造价低。
适用：一般工业与民用建筑柱基和筒形构筑物的基础。
1.3 基础类型
八、岩石锚杆基础
特点：将植入岩层中的锚
杆插入上部结构一定长度，并通过混凝土浇注，从而保证锚杆基础与基岩有效地连接成为一个整体。
1.3 基础类型
三、扩展基础
柱下钢筋砼独立基础：(a) 阶梯形；(b) 锥形；(c ) 杯形。
1.3 基础类型
三、扩展基础
墙下钢筋砼条形基础： (a) 不带肋；(b)带肋
不带肋
带肋
1.3 基础类型
四、柱下钢筋混凝土条形基础
特点：空间刚度大，承载力高，能调整地基不均匀沉降。

基础工程-赵明华-第四章-桩基础-3

五、桩侧负摩阻力
负摩阻计算：经验公式
qsni
n
' i
(一般)
qsni cu
(软土或中等强度粘土)
qsni Ni / 5 3 (砂土)
n— 负摩阻力系数(0.15~0.5)，见表4-4； i'— 桩周第iห้องสมุดไป่ตู้土平均竖向有效上覆压力；
cu— 土的不排水抗剪强度，kPa； Ni— 桩周第i层土经杆长修正后的平均标准贯入试验击数
Q
o
s
o
Q
Z
s
4.2 竖向荷载下单桩的工作性能
四、单桩的破坏模式
刺入破坏
桩入土深度较大而桩周土强度均匀，荷载主要由桩测摩阻力承受，桩端阻力可忽略不计。 Q-s曲线可能为缓变型或陡变型。承载力以桩侧阻力为主，由桩顶容许沉降量控制设计。
Q o
s
Q o
s Z
4.2 竖向荷载下单桩的工作性能
4.1 概述
五、桩基设计原则
所有桩基均应进行承载能力计算
桩基竖向承载力（抗压、抗拔及负摩阻）、水平承载力计算桩端平面以下软弱下卧层验算桩基抗震承载力计算桩身结构设计（预制桩吊运和沉桩强度验算、桩身压屈验算、
钢管桩局部压屈验算、岸坡桩稳定性验算等）桩基尚应进行变形验算桩端平面以下存在软弱土层、体型复杂且荷载分布显著不均
中性点的位置取决于桩－土间的相对位移，并与桩端阻所占荷载比例有关，通常可取中性点深度ln与桩周变形土
层下限深度l0之比为b，则 ln = b l0。一般b =0.5~1.0（基岩上的桩b 取1.0）
Ⅰ
桩侧土下
沉曲线摩阻力分
桩下沉布曲线 Ⅱ 曲线
桩底下沉
有负摩阻力时的荷载传递

土力学与基础工程(赵明华)精华版全解

名词解释1.土力学—利用力学的一般原理，研究土的物理、化学和力学性质及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下工程性状的应用科学。

它是力学的一个分支。

2.地基：为支承基础的土体或岩体。

在结构物基础底面下，承受由基础传来的荷载，受建筑物影响的那部分地层。

地基分为天然地基、人工地基。

3.基础：将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。

基础依据埋置深度不同划分为浅基础、深基础2土的性质及工程分类1. 土的三相：水（液态、固态）气体（包括水气）固体颗粒（骨架）2. 原生矿物。

即岩浆在冷凝过程中形成的矿物。

3. 次生矿物。

系原生矿物经化学风化作用后而形成新的矿物4.粘土矿物特点：粘土矿物是一种复合的铝—硅酸盐晶体，颗粒成片状，是由硅片和铝片构成的晶胞所组叠而成。

5.粒组:介于一定粒度范围内的土粒。

界限粒径：划分粒组的分界尺寸称为颗粒级配:土中各粒组的相对含量就称为土的颗粒级配。

（d > 0.075mm时，用筛分法；d <0.075，沉降分析）颗粒级配曲线：曲线平缓，表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，即级配良好。

不均匀系数:C u=d60/d10，反映土粒大小的均匀程度，C u 越大表示粒度分布范围越大，土粒越不均匀，其级配越好。

曲率系数:C c=d302/(d60*d10)，反映累计曲线的整体形状，Cc 越大，表示曲线向左凸，粗粒越多。

（d60 为小于某粒径的土重累计百分量为60% ，d30 、d11 分别为限制粒径、中值粒径、有效粒径）①对于级配连续的土：Cu>5，级配良好；Cu<5，级配不良。

②对于级配不连续的土，级配曲线上呈台阶状，采用单一指标Cu难以全面有效地判断土级配好坏，需同时满足Cu>5和Cc=1~3两个条件时，才为级配良好，反之则级配不良。

6.结合水－指受电分子吸引力作用吸附于土粒表面的土中水。

这种电分子吸引力高达几千到几万个大气压，使水分子和土粒表面牢固地粘结在一起。

《基础工程赵明华》课件

基础工程概述
什么是基础工程？
基础工程是建筑物稳定的关键，涉及地基和地下结构的建设。
基础工程的重要性
通过建立安全可靠的基础，确保建筑物的稳定性和使用寿命。
第一章：物质的三态及其变化
1
固态
物质的固态具有密集排列的分子结构，
液态
2
并且形状和体积是稳定的。
液态物质的分子排列松散，具有流动
性和变化的形状。
《基础工程赵明华》PPT 课件
欢迎大家来到《基础工程赵明华》PPT课件！在本课中，我们将探讨赵明华的简介以及基础工程的概述，以便更好地理解物质、力以及运动的基本概念。
赵明华的简介
教育背景
赵明华拥有博士学位，在工程学领域有丰富的学术经验。
研究领域
他的研究重点是物质的性质以及力的作用。
专业成就
赵明华在基础工程领域发表了多篇重要论文，并获得了一些奖项。
第五章：动力学基本定律
牛顿第一定律
物体静止或匀速直线运动时，保持现状，除非有外力作用。
牛顿第二定律
物体受到的力与加速度成正比，与物体质量成反比。
牛顿第三定律
任何作用力都会有一个相等且反方向的反作用力。
3
气态
气态物质的分子排列非常松散，无固定形状和体积，会自由扩散。
第二章：力的基本概念
1 力的定义
力是物体之间相互作用的结果，可以改变物体的状态或形状。
2 力的测量
力的单位是牛顿（N），使用测力计可以测量。
3 力的分类
力可以分为接触力和非接触力，如摩擦力、重力和电磁力。
第三章：平衡力系统
什么是平衡？
平衡是指力的合力为零，物体处于不动或匀速直线运动的状态。
平衡力系统的特点

基础工程-赵明华-第三章-柱下条形基础、筏形和箱型基础-4

适用：筏基太厚时采用，多用于无水(或少水)时的高层建筑
3.4 箱形基础
二、补偿性设计概念
箱形基础埋深大，基底处土自重应力σc 和水压力σw 之和较大，可补偿建筑物的基底压力 p ：
p < σc+σw 超补偿
p ＝σc+σw 全补偿
p > σc+σw 欠补偿
p=σc+σw时基底附加应力为零，理论上地基原有应力状态不变，即使地基极为软弱，也不出现沉降和剪切破坏；实际因开挖而回弹，加载时又再压缩，导致其应力状态产生一系列变化，导致变形和强度问题。
3.4 箱形基础
五、顶、底板内力简化计算
地基不均匀或存在软弱层时，需验算地基的整体稳定性；基础部分或全部位于地下水以时需抗浮验算。
基础结构内力与配筋计算。只考虑局部弯曲计算时：顶板以实际荷载（含自重）按普
通楼盖计算；底板以直线分布基底净反力（计入箱基自重后扣除底板自重所余反力）按倒楼盖计算。同时考虑整体弯曲和局部弯曲计算时，基底反力按非线性的“区格法”查表计算确定，底板局部弯曲引起的弯矩乘以0.8的折减系数
3.4 箱形基础
一、概述
定义：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【墙体水平截面总面积不宜小于箱基水平投影面积的1/12；当基
础平面长宽比大于4时，纵墙水平截面面积不得小于箱基水平投影面积的1/18】
特点：刚度和整体性强，具有良好的补偿性和抗震性及附带功能(地下室、车库或设备间)
3.4 箱形基础
四、地基反力计算
结构、荷载及地基土比较均匀，底板悬挑≯0.8m，不考虑相邻建筑影响及满足构造要求的单体，可查表直接确定。
荷载不均匀时需计算荷载偏心引起的不均匀地基反力再叠加，其他复杂情况另行考虑。

基础工程-赵明华-第四章-桩基础-7

抗弯拉按梁板验算承台正截面受弯承载力。
破坏面
≥45 ≥45
破坏面
aox hc
aoy bc
4.6 桩基础设计
四、设计算例
例题4-2
解题思路：首先根据场地施工条件等选取基桩持力层、桩型、桩径，进而确定单桩承载力、所需根数、布桩及承台尺寸，再验算桩基承载力及承台的强度。
确定基桩持力层、桩材、桩型、外形尺寸及单桩承载力特征值；
再按剪切复核；强度计算包括抗冲、抗剪、局部承压及抗弯。
抗冲切破坏方式可分沿柱(墙)边的冲切(向下)和边桩或角桩对承台的冲切(向上)两类。柱边冲切破坏锥体斜面与承台底面的夹角≥45(桥梁35)。
抗剪切剪切破坏面为一通过柱（墙）边与桩边连线所形成的斜截面。
局部受压验算最大轴向荷载桩桩顶与承台砼局部受压。
Mx、My—垂直x，y轴方向计算截面处弯矩设计值； xi、yi—垂直y轴和x轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离； Ni—扣除承台和承台上土自重设计值后i桩竖向净反力设计值，当不考虑承台效应时，则为i桩竖向总反力设计值。
4.6 桩基础设计
三、承台梁板计算
ho1 ho
承台厚度及强度计算
承台厚度可按冲切及剪切条件确定，一般先按冲切计算，
4.5 群桩基础设计
三、复合基桩的竖向承载力特征值
建筑桩基规范(JGJ 94-2008)：分两类情况先计算基桩或复合基桩的竖向承载力特征值R，再乘以桩数即为群桩基础的总承载力对于端承型桩基、桩数少于4根的摩擦型桩基，和由于地层土性、使用条件等因素不宜考虑承台效应时，基桩竖向承载力特征值取单桩竖向承载力特征值，即:
i i
h0
Ni
xi
y
x
h0 x

基础工程赵明华绪论第2章[1]

间发生局部弯曲
上部结构为完全柔性，对基础变形约束作用很小，基础产生整体弯曲
图1.11 上部结构刚度影响示意图
基础工程赵明华绪论第2章[1]
1.5.2 地基与基础的相互作用
柔性基础，随地基变形而任意弯曲，基底反力分布与基础上荷载分布相同，无力调整基底的不均匀沉降
图1.12 柔性基础
刚性基础，在荷载作用下基础不产生挠曲，基底平面沉降后仍保持平面，基底反力分布有多种形态
砖基础毛石基础
灰土基础
三合土基础
质量要求
C15混凝土
C15混凝土
砖不低于MU10,M15砂浆 M15砂浆
体积比为3﹕7或2﹕8的灰土，其最小干密度：粉土1.55 t/m3 ；粉质粘土：1.50 t/m3；粘土
：1.45 t/m3 体积比为1﹕2﹕4～1﹕3﹕6（石灰﹕砂﹕骨料），每层约需铺220mm，夯至150mm
基础工程赵明华绪论第2章[1]
2.1 概述
无筋扩展基础（或刚性基础）
✓ 由素混凝土、砖、毛石、灰土和三合土等抗压性能好、而抗弯抗剪性能差的材料砌筑而成，通常由台阶的容许宽高比或刚性角控制设计。
钢筋混凝土扩展基础（或柔性基础）
✓ 当不便于采用刚性基础或采用刚性基础不经济时采用钢筋混凝土材料做成的基础，如柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础）。
✓ 基坑：地下连续墙支护，墙
深38m，基坑开挖深24m
✓ 问题：
• 坑底12m厚左右的承压含水
层—突涌问题；
• 周围环境条件复杂；
图0-4 上海人民广场220kv地下变电站
• 施工过程沉降控制要求极高
深基坑降水工程
基础工程赵明华绪论第2章[1]

基础工程-赵明华-第二章-刚性基础与扩展基础-2

千斤顶刚性块
排水沟
地基p-s曲线
0
p
cr
pp
u
~2000
s
2.3 地基承载力
二、根据载荷试验等确定 fak
按其他原位测试法确定
静力触探试验：单桥探头、双桥探头标准贯入试验：评价砂土地基密度、承载力及液化势动力触探：轻型、重型、特重型旁压试验：由旁压曲线推算地基变形模量与承载力十字板剪切试验：快速测定饱和软粘土不排水剪强度
2.3 地基承载力
四、查规范表格法确定
建工89规范(GBJ 7-89)
查基本值 f0 →统计出标准值 fk→修正得设计值 f
路桥规范(JTG D63)
查容许承载力[fa0]→修正得容许承载力[fa]
现行国标(GB50007-2011)
取消了74、89规范全国统一的承载力表，但是各地区制定地方规范时，给出了地基承载力表等经验参数，实际上是将原全国统一的经验表地域化。
现行地基规范虽采用概率极限状态设计原则确定地基承载力的特征值，但由于地基参数统计困难、资料不足，很大程度上还需凭经验确定。于是，地基承载力特征值可认为是在发挥正常使用功能时所允许采用的抗力设计值。因此，地基承载力特征值实际上就是地基容许承载力。
地基承载力确定方法有：按现场荷载试验确定；按理论或经验公式法确定；按地基基础规范法确定。
时，基础最小埋深为：
基础底面下允许残留
dmin zd hmax
冻土层的最大厚度
计算步骤：按规范确定z0→冻土分类(五类)→计算zd →查表确定hmax→计算dmin
2.3 地基承载力
一、地基承载力设计原则
定义：保证在荷载作用下地基对土体产生剪切破坏而失效方面，有足够安

基础工程课件(赵明华)第章地基处理PPT文档70页

基础工程课件（赵明华）第章地基处理
16、自己选择的路、跪着也要把它走完。 17、一般情况下)不想三年以后的事，只想现在的事。现在有成就，以后才能更辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须充满光明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的人只能引为烧身，只有真奢侈是舒适的，否则就不是奢侈。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。 ——刘向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好的教师是幸福，不如说好的教师是不幸。 ——海贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦。——杰纳勒尔·乔治·S·巴顿
谢谢！