第2章 刚性基础与扩展基础
第2章 无筋扩展基础
第二章 无筋扩展基础
钟 声
ZHONG, SHENG
四川大学建筑与环境学院
College of Architecture and Environment, SCU
第二章 无筋扩展基础
第二章 无筋扩展基础
第一节 无筋扩展基础的概念 第二节 无筋扩展基础的构造 第三节 无筋扩展基础的设计
等高式
376
第二章 无筋扩展基础
第一节 无筋扩展基础的概念 第二节 无筋扩展基础的构造
一、混凝土基础(素混凝土基础) 二、毛石混凝土基础 三、砖基础
四、毛石基础
第二节 无筋扩展基础的构造 \ 毛石基础的特点
¾ 毛石是天然石材,经粗略加工使其基本方整、便于人 力搬运、操作的石料 ¾ 毛石基础强度、抗水、抗冻、抗腐蚀性能较好
\ 灰土是用粉状生石灰和松散的粘土加少量水拌合而成。 石灰与粘土的比例,用于基础的多为3:7或4:6,用作垫 层的可为2:8; \ 灰土基础在夯实、碳化后坚如石材,且随时间推移而提 高强度,故被广泛应用。
h=n•150
灰土基础 与砖放角
α
b
第二节 无筋扩展基础的构造 灰土基础
\ 在地下水位较低、五层以下砖混结构的条形砖石基础下 面,可作灰土垫层,提高基础整体性 \ 灰土垫层厚度超过100mm时按基础使用和计算,所以较 厚的灰土垫层也叫灰土基础
≥50 ≥200
α
α
b 锥形混凝土基础构造
b 阶形混凝土基础构造
h
第二章 无筋扩展基础 第一节 无筋扩展基础的概念 第二节 无筋扩展基础的构造 一、混凝土基础(素混凝土基础) 二、毛石混凝土基础
第二节 无筋扩展基础的构造 加入毛石的混凝土基础
土木工程专业基础工程 第二章1-4节 刚性基础与扩展基础
考虑地基基础上部结构相互作用的影响
浅基础的设计,不能离开地基条件孤立地进行,故常 称为地基基础设计。 地基基础设计是建筑物结构设计的重要组成部分。基
础的型式和布置,要合理地配合上部结构的设计,满足建
筑物整体的要求,同时要做到便于施工、降低造价。
天然地基上结构较简单的浅基础,最为经济,如能满
足要求,宜优先选用。天然地基、人工地基上浅基础设计
(1)扩展基础
• 上部结构通过墙、柱等承重构件传递的荷载, 在其底部横截面上造成的压强通常远远大于 地基的承载能力。这就要求在墙、柱之下设 置水平截面向下扩大的基础。 • 扩展基础以使从墙或柱传递下来的荷载扩散 分布于扩大后的基础底面,使之满足地基承 载力和变形的要求。 • ①无筋扩展基础(刚性基础) • ②钢筋混凝土扩展基础
• 如果地基土很软,基础在宽度方向需进一步 扩大面积,同时又要求基础具有空间的刚度 来调整不均匀沉降时,可在柱下纵、横两个 方向均设置条形基础,成为十字型基础。这 是房屋建筑常用的基础形式,也是一种交叉 条形基础。
柱下十字交叉基础
纵向条形基础
横向条形基础
•具 有 良 好 的 调 整 不 均匀沉降的能力
天然地基上浅基础的设计,包括下述各项内容: 1.选择基础的材料、类型和平面布置; 2.选择基础的埋置深度; 3.确定地基承载力; 4.确定基础尺寸; 5.进行地基变形与稳定性验算; 6.进行基础结构设计; 7.绘制基础施工图,提出施工说明。
上述浅基础设计的各项内容是相互关联的, 设计时可按上述顺序,首先选择基础材料、类型 和埋深,然后逐项进行计算,如果发现前面的选 择不妥,则需修改设计,直至各项计算均符合要 求,各数据前后一致为止。 必须强调的是:地基基础问题的解决,不宜
刚性基础与扩展基础
第二章 刚性基础与扩展基础
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
2-1 概述
第 2-1-1 刚性基础的构造要求 二 章 工程实践中,常采用素混凝上、砖、毛石等材料修筑基础.上 刚 性 基 础 与 扩 展 基 础
述材料的共同特点是具有较大约抗压强度,而抗弯、抗剪强度较 低。 基础的高度相对比较大,几乎不发生挠曲变形,这种由素混 凝土、砖、毛石等材料砌筑、高度由刚性角控制的基础称之为刚 性基础,或称无筋扩展基础。 刚性基础在断面高度变化处容易产生弯曲或剪切破坏,因此 需要通过对基础构造的限制保证基础内的拉应力和剪应力不超过 允许值。这种限制通常是通过刚性角实现,即每个台阶的宽度与 高度的比值不超过规定。
2. 柱下钢筋混凝土独立基础
a)台阶型
b)锥台型
c)杯口型
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
2-2 基础埋置深度的选择
第 二 章 刚 性 基 础 与 扩 展 基 础 基础埋置深度一般是指基础底面到室外设计地面的距离,简称 基础埋深。
在满足其他 要求下尽量 浅埋
基础工程南航版(第2章)
t=1~2m;
当[σ] 不大不小时,可用中间值。
2)基础的剖面形式
长方形 长方形 长方形 (矩形) (矩形) (矩形)
梯形 梯形 梯形 (锥形) (锥形) (锥形)
阶梯形 阶梯形 阶梯形 (台阶形) (台阶形) (台阶形)
台阶高度t:
即
α≤ α[max]
α压力分布角(扩散角) :墩台(柱、墙)底
面边缘与基础底面边缘的连线与竖直面之间夹 角称为压力分布角。 α[max]刚性角(最大扩散角) :基础材料不发 生拉裂时,所容许的最大压力分布角。
扩散角的由来
1、基础本身传力方式 2、基础外部受力
1、基础本身的传力方式
一般基础平面型式与桥梁墩身、台身、
台底的平面形状相似,常作成长方形
(方形)。
平面尺寸的决定与土的承载力、荷载的
大小有关系。
a)根据构造要求 (决定基础最小平面尺寸)
最小宽度:bi1=b0+2Ci 最小长度:ai1=a0+2Ci
襟边Ci的作用:
1.在基础施工和定位时都可能有误差,此时襟边可以调正; 2.保护基顶免于应力集中造成破坏; 3.制作圢身、台身时,可起支模支承点作用; 4.能扩大基底面积。
求;
4、插筋的下端宜作成直钩放在基础底板钢筋网上。符合一定条件时,可
只将柱四角的插筋伸至底板钢筋网上,其余插筋锚固在基础顶面下满足 锚固长度要求。
杯口型的构造要求:
1、柱的插入深度;
2、杯底厚度和杯壁厚度;
2-2 基础埋置深度的选择
2-2-1 建筑结构条件 2-2-2 场地环境条件 2-2-3 工程地质条件 2-2-4 水文地质条件 2-2-5 地基冻融条件
土木工程导论复习(河海大学包耘)
第二章基础工程基础:将埋入土层一定深度的建筑物下部承重结构部分称为基础。
地基:把土层中附加应力与变形不能忽略的那部分土层或岩层称为地基。
地基类型:埋置深度不超过5M者称为浅基础,大于5M者称为深基础。
浅基础:当基础位于天然基础之上、埋深小于5m的一般基础(柱基或墙基)以及埋深虽超过5m,但小于基础宽度的大尺寸基础,称为浅基础。
浅基础埋深浅,用料少,施工简单,工期短,节约成本,设计时宜优先考虑。
浅基础类型:刚性基础、扩展基础。
刚性基础:由砖、石、素混凝土或灰土等材料做成的基础。
弱点是材料抗拉、抗弯强度较低,适用于层数较少的民用建筑。
扩展基础:当刚性基础不能满足力学要求时,可以做成钢筋混凝土基础,称为扩展基础,亦称延性基础。
整体性好,抗弯强度大,特别适用于基地面积大二必须埋浅的情况。
浅基础按构造分类:单独基础、条形基础、筏板基础、箱型基础、壳体基础。
单独基础:一般,柱的基础都是单独基础。
条形基础:连续设置成长条形的基础,称为条形基础。
筏板基础:当地基特别软弱,荷载较大时,将基础底板做成一片连续的等厚度钢筋混凝土板,作为房屋的基础,称为筏板基础。
箱型基础:当基础特别软弱,荷载较大时,将基础做成由钢筋混凝土整片底板、顶板、侧墙及一定数量的内隔墙一起构成一个整体刚度很强的钢筋混凝土箱型结构,称箱型基础。
壳体基础:为改善基础的受力性能,基础的形式做成各种形式的壳体,称壳体基础。
深基础:位于地基深处承载力较高的土层上,埋深大于5m或大于基础宽度的基础,称为深基础。
当地基上部为软弱土层,且荷载很大,浅基础不能满足地基变形与强度要求,可利用地基下部较坚硬的土层作为基础的持力层而设成深基础。
深基础类型:桩基础、地下连续墙、沉井基础和沉箱基础。
桩基础按桩身材料分类:木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩、其他组合材料桩。
按桩的制作方法分类:预制桩、灌注桩。
预制桩:刚度大,适宜用在新填土或极软弱的地基。
灌注桩:因成孔方法不同,有沉管灌注桩、钻孔灌注桩、钻孔扩底灌注桩、爆扩灌注桩、人工挖孔灌注桩。
第二章刚性基础与扩展基础
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
全度的地基土承受荷载的能力。
总安全系数法:将安全系数作为控制设计的标准。
基础底面下土重度 基础埋深内各土层加权平均重度
特点:实质为p1/4,无需宽度、深度修正。 适用:基底偏心距 e ≤0.033 b(b为偏心方向基础边长)时。 缺陷:没有考虑变形要求,尚应进行地基变形验算。
2.3 地基承载力
三、按承载力公式确定fa
以魏锡克公式(汉森公式等)为基础的理论公式计算 fa:
2.3 地基承载力
五、地基承载力的修正
修正原因:原位试验及经验值法结果只能反映一定宽、深
范围内的承载力,实际承载力随基宽和埋深增加而增加。
修正方法:
《建筑地基基础规范 GB 50007-2011》法:
fa fak b (b 3) d m (d 0.5)
修正后地基承载力特征值
2.2 基础埋置深度选择
三、工程地质条件的影响
地基上好下软,基础应尽量浅 埋,否则可深埋或浅埋加地基 处理;
倾斜持力层,可作台阶形; 边坡上的基础埋深应满足: 当b ≤ 3m,a ≥ 2.5m 时
d≥(b a) tan
不满足时,应按稳定性验算结 果确定。
d
2.2 基础埋置深度选择
3m≤b≤6m
《路桥地基规范JTG D63-2007》法: [ fa ] [ fa0 ] k1(1 b 2) k2(2 h 3)
刚性基础与扩展基础
施工方法
01
02
03
04
浇筑混凝土垫层,铺设钢筋。
安装基础模板,浇筑混凝土。
养护混凝土,拆除模板。
进行质量检测和验收。
04
比较分析
优缺点比较
刚性基础 优点:结构整体性好,能承受较大的 上部荷载,受气候影响小,不易发生
基础沉降变形。
缺点:施工难度大,基础埋深较大, 地下水位较高时需采取相应措施。
适用范围
刚性基础适用于一般土质或软弱土质的地基,如粘土、砂 土、残积土等。
在地下水位较低、基础埋深较浅的情况下,刚性基础是较 为经济合理的选择。
设计原则
刚性基础的设计应满足建筑物对承载 力和稳定性的要求,同时考虑地基承 载力和变形的要求。
在设计时,应充分考虑基础的沉降和 变形,采取相应的措施进行控制和调 整。
施工方法
刚性基础的施工方法包括浇筑Байду номын сангаас、预制法等,具体选择应根据工程实际情况和施工条件确定。
在施工过程中,应严格控制施工质量,确保基础的强度和稳定性。
03
扩展基础
定义与特点
定义
扩展基础是指将建筑物荷载通过一块较大的底面积传递到下层土体中的基础类型。它通常由台阶和斜 面组成,以扩大基础的底面积。
特点
设计原则
01
根据建筑物荷载和地质 勘察报告,确定基础底 面积和埋深。
02
计算基础各部分的承载 力和稳定性,确保满足 安全要求。
03
考虑地下水的影响,采 取相应的防水和排水措 施。
04
在经济合理的原则下, 选择合适的材料和施工 方法。
施工方法
清理场地,整平地面。 放线定位,确定基础各部分的几何尺寸。
第二章 刚性基础与扩展基础
来由
pu k fa
pu A K fa A
pu—地基极限承载力,按魏锡克或汉森等理论公式计算 A'—与土接触的有效基底面积 A —基底面积
26
2.刚性基础与扩展基础
2.3.1 按土的抗剪强度指标确定
魏锡克公式:
1 pu bN 0 dNq cNc 2
N q e tan tan2 450 2
矩形基础
a 2.5b d / tan
地基稳定性验算
图2.7 土坡坡顶处基础的埋深
16
不满足要求时,应进行
d
条形基础
2.刚性基础与扩展基础
2.2 基础埋置深度的选择
——工程地质条件
地基由多层土组成,上好下软,基础应尽量浅埋 地基上软下好,应具体分析,进行方案比较 地基在水平方向倾斜较大时,基础埋深如图处理
p1 0 pu p 0 0.02b
p1
pu
p
p-s线有明显比例界限时 (密砂、硬土) fak=p1 极限荷载能确定,且 pu<2.0p1时, 取fak=0.5pu 当不能按上述两点确定 (中、高压缩性土的缓变 型曲线),取s/b=0.01~ 0.015时对应荷载作为fak
s
s
图2.12 按载荷试验确定地基承载力 (a)低压缩性土;(b)高压缩性土
k1、k2—分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正 系数,查规范表
36
2.刚性基础与扩展基础
《桥规》查表确定[σ0]的步骤:
粘性土Ip
定名
砂类土(粒径级配)
IL
定态
查表得σ0
N
Dr、N
基础工程03刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力
——基本验算
《建筑地基规范》要求: pk fa
pk max 1.2 f a
pk——相应于荷载效应标准组合时,基础底面处的平均压力值 pkmax——相应于荷载效应标准组合时,基础底面边缘的最大压力值 fa ——修正后的地基承载力特征值
《公路桥涵地基与基础设计规范》要求:
13
2.刚性基础与扩展基础
Hunan University
2.2 基础埋置深度的选择
持力层——直接支撑 基础的土层
下卧层——持力层以 下的各土层
选择基础埋置深度, 也就是选择合适的地 基持力层
2019年1置深度示意
14
2.刚性基础与扩展基础
Hunan University
毛石基础
M15砂浆
灰土基础 三合土基础
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
2019年11月21日
台阶宽高比允许值
pk≤100 1﹕1.00
tanα——无筋扩展基础台 阶宽高比的允许值,按规
石)按1:2:4~1:3:6配成 范表选用
2019年11月21日
6
2.刚性基础与扩展基础
Hunan University
无筋扩展基础台阶高宽
比的允许值
基础材料
质量要求
混凝土基础
C15混凝土
毛石混凝土基 础
C15混凝土
砖基础
砖不低于MU10,M15砂浆
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,做成 钢筋混凝土材料的基础。(例柱下钢筋混凝土独 立基础和墙下钢筋混凝土条形基础)
第2章刚性基础与扩展基础.
2. 2 基础埋置深度的选择
2.2.1工程地质条件 非岩石地基:
压缩层范围内为均质土: 基础埋置深度除应满足冲刷、冻胀等要求 外,可根据荷载大小,由地基土的承载能力和 沉降特性来确定(同时考虑基础需要的最小埋 深 )。 地层为多层土: 对大中型桥梁、结构物基础持力层的选 定,应通过较详细计算或方案比较后确定。
2. 2 基础埋置深度的选择
2.2.2建筑结构条件
对超静定结构 , 基础发生较小的不均匀沉 降也会使内力产生一定变化。 如对拱桥桥台,为了减少可能产生的水平位 移和沉降差值,有时需将基础设置在埋 藏较深 的坚实上层上。 建筑结构的类型不同,地基沉降造成的危 害不同,高层建筑要求高,还要注意稳定性。 高层建筑,水平荷载大,岩石地基外,箱形 基础和筏形基础,基础埋深不小于建筑的1/15。 桩箱或桩筏基础,1/18~1/20。
时,采用这种基础形式是适宜的。
材料:钢筋混凝土 形式:柱下扩展基础、条形、十字形基础、
筏板及箱形
back
2. 2 基础埋置深度的选择
要求: 变形较小,而强度又比较大的持力层,以保证地 基强度满足要求,而且不致产生过大的沉降或沉降差。 此外还要使基础有足够的埋置深度,以保证基础的稳定 性,确保基础的安全。 考虑因素:(提问) 地基的工程地质、场地环境条件、水文地质条件、 当地的冻融条件、上部结构形式,以及保证持力层稳定 所需的最小埋深和施工技术条件、造价等因素。
2. 1 概述
2.1.1刚性基础
襟边: 作用:扩大基底面积,调整施工误差,支 立墩、台身模板的需要。
取值:基底面积要求、 基础厚度及施工方法 。最小值为20cm-30cm。基础较厚(超 过lm以上)时,可浇砌 成台阶形。
2.1.1刚性基础 刚性角:满足刚性基础要求时,自墩台身 边缘处的垂线与基底边缘的联线间的最大 夹角αmax。 每个台阶宽度ci与厚 度ti保αi<=αmax,属刚 性基础,不必对基础进 行弯曲拉应力和剪应力 的强度验算,可不设置 受力钢筋。
2章刚性基础与扩展基础习题.
宽度设计为2.0m。
承载力特征值fak=80kPa
由上面计算可知:本例土层更软弱,故基础底 面积设计值必定更大,沉降及差异沉降也会更大。 由于场地尺寸限制和基础受力不合理等,增加条基 的长度往往是不可能和不恰当的,但如果单纯增加 基础宽度,势必会造成条基间距过小,因此选择条 基是不合理的。因此选择交叉条形基础是比较合适的。
例题1:柱的平面位置及柱荷载分布图
承载力特征值fak=160kPa
由题意,基础埋深宜选为D=1.5m,根据浅基础设计理 论大致确定底面尺寸。基础面积A=F / (fa-γD),其中fa 为修正后 地基承载力设计值,基础选型时可初步估算fa ≈ (1.0~1.1) fak= 180kPa。
计算基础的底面积如下表:
③ 计算基底边缘压力
基础及上覆土重Gk=γGdb=20×1.2×6.0=144(KN) 上部结构传至基础底部的荷载标准值Fk=900 (KN) 基底所受力矩Mk=240 (KN.m) 基底抵抗矩W=bl2/6=2×9/6=3(m3) 偏心距e=Mk/(Fk+Gk)=240/(900+144)=0.230<l/6 则基底边缘的压力为
P m mia n xF k AG kM W k7 2.4 4 .46 10(KPa)
⑤ 验算基底压力
Pk= (Fk+Gk) /A=157.93<fa=200.9(KPa) Pkmax= 241.46>1.2 fa=241.1(KPa) 基础宽度不满足要求,将宽度增加到b=1.26b1=1.910(m), 经重新验算满足地基承载力要求,取b=1.910(m)
基础工程思考题附答案
《基础工程》思考题和习题绪论1.地基和基础:任何结构物(建筑物)都建造在一定的地层(岩层或土层上),在基础底面下,承受由基础传来的荷载的那一部分地层称为该结构物地基。
基础是结构物直接与地层接触的最下部分。
2.天然地基和人工地基:未经人工处理且满足设计承载力的地基。
经过人工处理后达到设计承载力要求的地基。
3.深基础和浅基础:基坑深度超过5米就称为深基础,低于5米就称为浅基础。
(有时基坑深度低于5米时,但由于基坑土质较差、周围建筑影响不能按要求放坡或其他原因需要进行特殊处理的基坑也称为深基础)4.地基基础设计要满足的三个条件:强度,稳定性,变形条件5.基础工程重要性体现在哪些方面:地基与基础的设计与施工质量影响整个结构物质量;基础工程是隐蔽工程,如有缺陷,较难发现,也较难弥补或修复;基础工程施工的进度,经常控制整个结构物施工进度;下部工程的造价,通常在整个结构物造价中占相当大的比重。
第一章地基基础设计的原则1.基础的含义:一般位于地面以下(属于建筑物下部结构),承上启下,分散传递荷载的结构。
2.三种设计状况是什么:持久状况、短暂状况、偶然状况3.基础工程的设计任务是什么:基础结构作用效应分析(外荷载—基础结构内力);基础结构抗力分析,确定基础结构截面承受能力。
4.极限状态分哪两类?哪一个要求更严格?承载能力极限状态和正常使用极限状态,后者要求更严格。
5.地基基础设计需要资料有哪些:荷载资料、岩土工程勘察资料、原位测试资料。
6.地基基础设计的基本规定有哪些(1)所有建筑物的地基计算要满足承载力计算的规定;(2)甲级、乙级建筑物均应按地基变形设计;(3)丙级建筑物一般可不进行变形验算,特殊情况需要验算;(4)经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙、斜坡上的建筑,要验算稳定性;(5)基坑工程应验算稳定性;(6)地下水较浅,建筑地下室或地下构筑物存在底板上浮问题时,进行抗浮验算。
7.什么是湿陷性黄土地基、膨胀土地基、冻土地基?它们的工程性质如何?在一定压力下受水浸湿,土结构迅速破坏,并发生显著附加下沉的黄土成为失陷性黄土。
刚性基础与扩展基础的设计计算刚性基础与扩展基础的设计计算
刚性基础与扩展基础的设计计算刚性基础与扩展基础的设计计算2010-04-1909:242-4-1地基承载力验算如前所述直接支承基础的地基土层称为持力层在持力层下面的各土层称为下卧层若某下卧层承载力较持力层承载力低则称为软弱下卧层。
地基承载力的验算应进行持力层的验算和软弱下卧层的验算。
下面首先介绍持力层的验算。
1.中心受荷基础各级各类建筑物浅基础的地基承载力验算均应满足式2.5的要求。
即基础底面的平均压力不得大于修正后的地基承载力特征值。
如图2.9示一单独基础其埋深为d承受作用于基础顶面且通过基础底面中心的竖向荷载Fk基础底面积为A基底平均压力表示为: 2-16 式中Fk-相应于荷载效应标准组合时上部结构传至基础顶面的竖向力值Gk-基础自重和基础上的土重。
对一般实体基础可近似地取GkγGAdγG为基础及回填土的平均重度可取γG20kN/m3但在地下水位以下部分应扣去浮托力。
将Gk代入式2-16并满足pk≤fa可得: 2-17 对墙下条形基础通常沿墙长度方向取1m进行计算此时可得基础宽度为: 2-18 式2-18中的Fk为基础每米长度上的外荷载kN/m。
2.偏心受荷基础工程实践中有时基础不仅承受竖向荷载还可能承受柱、墩传来的弯矩及水平力作用例如建筑物框架柱可能承受单向弯矩及剪力、也可能承受双向弯矩和剪力河流中的漂流物如木筏、大的冰块等对桥墩横桥向产生的弯矩及剪力曲线上修筑的弯桥除顺桥向引起力矩外尚有离心力横桥向水平力在横桥向产生力矩。
此时基底反力将呈梯形或三角形分布如图2-10所示。
略2-4-2软弱下卧层验算建筑场地土大多数是成层的一般土层的强度随深度而增加而外荷载引起的附加应力则随深度而减小因此只要基础底面持力层承载力满足设计要求即可。
但是也有不少情况持力层不厚在持力层以下受力层范围内存在软弱土层其承载力很低如我国沿海地区表层土较硬在其下有很厚一层较软的淤泥、淤泥质土层此时仅满足持力层的要求是不够的还需验算软弱下卧层的强度要求传递到软弱下卧层顶面处土体的附加应力与自重应力之和不超过软弱下卧层的承载力即pzpcz≤faz2-22 式中pz-相应于荷载效应标准组合时软弱下卧层顶面处的附加应力值pcz-软弱下卧层顶面处土的自重压力值faz-软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值。
基础工程课件2刚性基础与扩展基础
刚性基础的分类
单桩基础
通过单根桩将建筑物的荷载传递到地下,适用于地质较好的地区。
扩底基础
在传统基础上增加底部扩底,增加承载能力,适用于地质较差的地区。
桩承基础
通过桩的承载能力来支撑建筑物,适用于来自土地基。什么是扩展基础?
扩展基础是指通过增加建筑物在地下的扩展部分,来增加基础的承载能力和 稳定性。它可以有效解决地质条件较差的地区基础工程问题。
扩展基础的分类和应用场景
桩筏基础
通过桩和承台的结合,承载建筑物的荷载,适 用于软土地区。
钻孔桩基础
在地下钻孔后注入浆液,形成钻孔桩支撑建筑 物,适用于软土和岩石地区。
墩台基础
通过墩柱和承台的结合来支撑建筑物,适用于 地基较差或河流、湖泊等水体区域。
扩展基础的优缺点
1 优点
提高基础工程的承载能力和稳定性。
基础工程材料的选择要考虑承载能力、耐久性、抗震性、施工便利等多个因 素,并遵循相关规范和标准。
基础施工质量控制与技巧
1 施工过程管理
2 工艺控制
加强施工过程的管理,确保每个环节的质 量。
掌握正确的施工工艺,确保施工质量。
实等。
3
模板安装
安装钢模板,用于浇筑混凝土。
钢筋绑扎
4
按照设计要求进行钢筋的绑扎工作。
5
混凝土浇筑
将混凝土倒入模板,保持施工质量。
养护和验收
6
进行混凝土的养护工作,并进行基础 的验收。
刚性基础与扩展基础的选择原 则
选择刚性基础还是扩展基础需要考虑建筑物的荷载、地质条件、施工工艺等 多个因素。综合评估后,选择最合适的基础类型。
基础工程的安全性能分析
人身安全
保障工人在基础施工过程中的人身安全。
2章-3 刚性基础与扩展基础-修
载荷试验
平板载荷试验 浅层 深层 修正
(GB50007-2002)附录C 浅层平板载荷试验要点
C.0.1 地基土浅层平板载荷试验可适用于确定浅部地基土层 的承压板下应力主要影响范围内的承载力。承压板面积 不应小于0.25m2,对于软土不应小于0.5m2。
C.0.2 试验基坑宽度不应小于承压板宽度或直径的三倍。应 保持试验土层的原状结构和天然湿度。宜在拟试压表面 用粗砂或中砂层找平,其厚度不超过20mm。
D.0.7 同一土层参加统计的试验点不应少于三点,当试验 实测值的极差不超过平均值的30%时,取此平均值作为 该土层的地基承载力特征值fak。
国家标准《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002)(续)
当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m 时从载荷试验或其他原位 测试、 经验值等方法确定的地基承载力特征值尚应按下式修正:
fa fak b (b 3) d m (d 0.5)
式中:fa—修正后的地基承载力特征值((kPa); fak—地基承载力特征值((kPa); η b、η d—分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数,按基底下土的
类别查规范表取值,(教材中查表2-15) ; γ —基底持力层土的重度,地下水位以下取浮重度γ '(kN/m3); γ m—基础底面以上埋深范围内土的加权平均重度,地下水位以下取浮重度
C.0.7 同一土层参加统计的试验点不应少于三点,当试验实 测值的极差不超过其平均值的30%时,取此平均值作为 该土层的地基承载力特征值fak。
p~s曲线
(GB50007-2002)附录D 深层平板载荷试验要点
D.0.1 深层平板载荷试验可适用于确定深部地基土层及大 直径桩桩端土层在承压板下应力主要影响范围内的承载 力。
《基础工程》课后简答与答案
第一章建筑场地岩土工程勘察1、简述建筑场地岩土上工程勘察的目的及任务。
答:目的:以各种勘察手段和方法,调差研究和分析评价建筑场地和地基地址条件,为设计和施工提供所需要的工程地址材料。
任务:按照工程建设的要求,正确反映工程地质条件,查明不良地址作用和地质灾害,提出资料完整、评价正确的勘察报告。
2、如何确定岩土工程勘察等级?答:根据《岩土工程勘察规范》的规定,岩土工程的勘察等级根据岩土工程的重要性等级、场地的复杂程度和地基的复杂程度等级综合确定,划分为以下几个等级:甲级——在工程重要性等级、建筑场地复杂程度等级和地基复杂程度等级中,有一项或多项为一级;乙级——除勘察等级为甲级和丙级以外的勘察项目;建筑在岩质地基上的一级工程,当场地复杂程度等级和地基复杂程度等级均为三级时,其岩土工程勘察等级也可以定为乙级;丙级——工程重要性等级、建筑场地复杂程度等级和地基复杂程度等级均为三级。
3、岩土工程勘察分为哪几个阶段?各勘察阶段的目的和主要内容是什么?答:岩土工程勘察分三个阶段:选址勘察(可行性研究勘察)、初步勘察和详细勘察。
选址勘察目的:为取得几个场址方案的主要工程地质资料,作出工程地质评价和方案比较。
内容:侧重与收集和分析区域地质、地形地貌、地震、矿产和附近地区的岩土工程资料及当地建筑经验,并在收集和分析已有资料的基础上,抓住主要问题,通过踏勘,初步了解场地的地层人来岩性、地质构造、土性震碎了资料、地下水情况及不良地质现象等工程地质条件。
初步勘察目的:对场地稳定性作出全局评价以后,还应配合初步设计,对场地内建筑地段的稳定性作出评价,查明建筑场地不良地质想象的成因、分布范围、危害程度及其发展趋势,以便使场地内主要建筑物的不知避开不良地质现象发育地段。
内容:初步查明地层及其构造,岩石和土的物理力学性质,地下水埋藏条件,以及土的冻结深度,为主要建筑物的地基基础设计及不良地质现象的防治方案提供工程地质资料。
详细勘察目的:为设计和施工提供可靠的依据和设计参数,即把勘察工作的主要对象缩小到具体建筑物的地基范围内。
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而冻胀或因高温而干缩。
18
2.刚性基础与扩展基础
相邻建筑物影响: 新基础底面不宜超过原有
基础的埋深;
新基础底面低于原有基础,
H
要求满足一定间距,两基 础间保持一定净距约为基 础底面高差1-2倍。 不能满足以上条件时,进 行支护,严格控制水平位 移。
2.3.2 按地基载荷试验确定
p1 0 pu p 0 0.02b
p1
pu
p
p-s线有明显比例界限时
(密砂、硬土) fak=p1
极限荷载能确定,且 pu<2.0p1时, 取fak=0.5pu
s
s
按载荷试验确定地基承载力
中、高压缩性土的缓变 型曲线,取s/b=0.01~ 0.015时对应荷载作为fak
基底低于潜水面时,要考虑基坑排水、支护和地下水水质 问题; 若遇承压水时,应验算基坑的稳定性; 桥墩基础应埋置在最大冲刷线下一定深度。
24
2.刚性基础与扩展基础
地基冻融条件
冻土
多年冻土(冻结时间2年) 季节性冻土 冻土危害:冻胀和融陷 发生冻胀的条件: 内因 外因 (1)土的条件 (2)温度条件 (3)水力条件 一般是细颗粒土 低于冻结温度
2.1 概
述
无筋扩展基础(或刚性基础) 适用低矮(<6层),地基承载力较高的建筑;
砌筑材料:由素混凝土、砖、毛石、灰土和三合土等;
受力特点:抗压性能好、而抗弯抗剪性能差,刚性大,挠
曲变形小;
结构特点:稳定性好、施工方便、可承受较大荷载; 自重大、对地基承载力要求高、不适于浅埋。
构造要求:满足台阶的容许宽高比或刚性角的要求。
pu—地基极限承载力
A'—与土接触的有效基底面积
A —基底面积
33
2.刚性基础与扩展基础
2.3.2 按地基载荷试验确定
规范规定甲级必须进行 该法优点:成果可靠 该法缺点:费时、耗资
图2.11
载荷试验示意图(堆载)
34
2.刚性基础与扩展基础
2.3.2 按地基载荷试验确定
35
2.刚性基础与扩展基础
水分的迁移和补充(冰夹层)
25
2.刚性基础与扩展基础
地基冻融条件
考虑冻融条件,基底置于标准冻深以下 对季节性冻土的设计冻深:公式2-3
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2.刚性基础与扩展基础
地基冻融条件
基底下允许一定厚度冻土层时,基础最小埋深dmin
dmin zd hmax
式中 hmax— 基底下允许残留冻土层的最大厚度 zd — 设计冻深
(a)低压缩性土;(b)高压缩性土
同一土层参加统计的试验点不应少于三点,符合要 36 求后,取该平均值作为地基承载力特征值fak
2.刚性基础与扩展基础
其他原位测试方法——标准贯入试验
方法:(1)钻孔,贯入器放入孔底; (2)63.5kg重锤以76cm高度自由下落将贯入器击入土 中15cm;
(3)记录继续打入30cm的锤击数N′
1﹕1.50 1﹕1.50
— —
灰土基础
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
三合土基础
1﹕1.50
1﹕1.20
—
7
2.刚性基础与扩展基础
地基冻融条件
17
2.刚性基础与扩展基础
建筑结构条件
建筑物的用途、结构类型、荷载对基础埋深的影响:
设有地下室等建筑物的基础,基础埋深要求能为其提
供足够的空间。
地下有管道时,基础埋深应低于管道深度,以防影响
管道维修使用。
承受风力、地震力等水平力的高层建筑,埋深应满足
稳定性,提供足够的抗拔力。
2.3.3 按地基规范承载力公式确定
GB50007(建规)推荐的公式 条件:荷载偏心距e<0.033b(b为偏心方向基础边长)
f a M bg b M d g m d M cCk
fa —由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值; Mb、Md、Mc—承载力系数,由jk查规范表; b —基础底面宽度; jk、ck—基底下一倍短边宽深度范围内土的内摩擦角 及粘聚力标准值; g —基础底面以下土的重度,水下取浮重度; gm—基础埋深范围内各层土的加权平均重度。
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础
钢筋混凝土扩展基础(或柔性基础)
适用宽基浅埋
材料:钢筋混凝土; 受力特点:抗弯、抗剪性能良好、有挠曲变形; 结构特点:底板高度小(经济),适应地基承载力
低的地基条件。
与刚性基础区别:有配筋,不完全依赖砼去承担弯
曲应力。
10
2.刚性基础与扩展基础
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础构造要求
质量要求 pk≤100 C15混凝土 1﹕1.00
100< pk≤200 1﹕1.00
200< pk≤300 1﹕1.25
毛石混凝土 基础 砖基础
毛石基础
C15混凝土 砖不低于MU10,M15砂浆
M15砂浆
1﹕1.00 1﹕1.50
1﹕1.25 1﹕1.25
1﹕1.25 1﹕1.50
1﹕1.50 1﹕1.50
计算步骤:按规范确定标准Zo—冻土分类(P243)— 查表得影响系数 —计算设计冻深—查表确定hmax— 计算dmin
27
2.刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力
定义:地基土单位面积上承受荷载的能力
三个问题 地基承载力的基本概念及基本验算 影响地基承载力大小的因素 确定地基承载力的方法
2.1 概
述
设计内容:
1. 选择基础材料、构造类型; 2. 选择基础埋深,根据基础埋深,确定承载力;
3. 根据承载力确定基础底面积,验算变形、稳定性;
如有软弱下卧层要进行验算;
4. 基础内力分析,截面计算,确定基础高度,材料强
度(砼标号、截面尺寸、配筋)。 5. 出施工图。
4
2.刚性基础与扩展基础
选择基础深度的原则
安全可靠前提下,尽量 浅埋
一般要求:最小埋深
持 力 层
0.5米(岩石地基除 外),且基顶低于室外 地面0.1米。
下
卧
层
图2.5 基础埋置深度示意
16
2.刚性基础与扩展基础
2.2 基础埋置深度的选择
应考虑因素:
建筑结构条件
场地环境条件
工程地质条件
水文地质条件
28
2.刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力—基本验算
《建筑地基基础设计规范》要求:
pk f a pk max 1.2 f a
pk—相应于荷载效应标准组合时基底平均压力
pkmax—相应于荷载效应标准组合时基底边缘最大压力 fa —修正后的地基承载力特征值
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2.刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力—基本验算
《公路桥涵地基与基础设计规范》要求:
p [ fa ] pk max rR [ f a ]
p—基底平均压应力
[fa]—修正后的地基承载力容许值
pmax—基底最大压应力 rR—地基承载力容许值抗力系数
30
2.刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力
影响因素:
地基土的成因与堆积年代 地基土的物理力学性质 地下水 上部结构情况
11
2.刚性基础与扩展基础
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础构造要求
混凝土强度等级不宜低于C20。 根据经验,初选时基础的高度一般大于或等于b/8。 当地基软弱或承受差异荷载时,为增强基础的整体
性和抗弯能力,可采用带肋基础。肋部纵向筋和箍筋 按经验确定。
12
2.刚性基础与扩展基础
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础构造要求
标贯试验 得标贯击 数N′
N N '
修正后得标准贯 入击数N,查表 得承载力标准值
37
2.刚性基础与扩展基础
其他原位测试—按静力触探试验
比贯入阻力:
Q Qc Q f ps A A
根据比贯入阻力查经验 表格或由经验公式计算
确定承载力特征值
图2.14 静力触探示意图
38
2.刚性基础与扩展基础
础边缘距土坡边缘要有一定距离。
21
2.刚性基础与扩展基础
对于坡高H≤8m,坡角β≤45°,且b≤3m,a≥2.5m 时,基础埋深d应符合下列条件时,可以认为已满足 稳定要求:
条形基础 矩形基础
a 3.5b d / tan
a 2.5b d / tan
d
图2.7 土坡坡顶处基础的埋深
砌体承重墙体及挡土墙、涵洞下常采用的基础形式
图2.3
墙下钢筋混凝土扩展基础
13
(a)无肋;(b)有肋
2.刚性基础与扩展基础
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础构造要求
建筑物中的柱、桥梁中的墩常用基础形式
图2.4 柱下钢筋混凝土单独基础 (a)台阶型;(b)锥台型;(c)杯口型
14
2.刚性基础与扩展基础
2.2 基础埋置深度的选择
基础埋深的定义
基础底面到室外设计地 面的距离。
一般自室外地面标高
算起;
填方区自填土面算起; 若填土在上部结构施
持 力 层
工后完成,则应自天然 地面算起。
图2.5
下