浅基础在水平荷载与力矩荷载作用下的承载能力
土力学及基础工程第七章-浅基础
二、影响基础埋深的因素
2、工程地质条件和水文地质条件 (1)根据工程地质条件选择合适的土层作为地基 持力层是确定基础埋深的主要因素；
密实土
松软土
松软土 密实土
密实土 软弱土
A
B
C
D
二、影响基础埋深的因素
2、工程地质条件和水文地质条件 (2)合理选择地基持力层应考虑动态（渗流力、 浮托力）的作用；
桩基础：在地基中打桩，把建筑物支撑在桩台上，建筑物的荷 载由桩传到地基深处较为坚实的土层。这种基础叫做桩基础。
深基础：把基础做在地基深处承载力较高的土层上。埋置深度 大于5m或大于基础宽度。在计算基础时应该考虑基础侧壁摩 擦力的影响。这类基础叫做深基础。
四、常规设计
常用浅基础体型不大、结构简单，在计算单个 基础时，一般既不遵循上部结构与基础的变形协 调条件，也不考虑地基与基础的相互作用。这种 简化法也经常用于其它复杂基础的初步设计，称 为常规设计。
§7.3 基础埋置深度的选择
一、概念
1、基础埋置深度 基础底面至地面（一般指室外设计地面）的距离。
2、基础埋深选择的意义 影响：建筑物的安全和正常使用；基础施工技术 措施；施工工期；工程造价。 安全方面：对高层稳定、滑移的影响；地基强度、 变形的影响；基础由于冻胀或水影响下的耐久性。
3、基础埋深选择的原则
二、影响基础埋深的因素 3、相邻建筑物的基础埋深
l12h
二、影响基础埋深的因素 4、地基土冻胀和融陷的影响
dmin Zdhmax
天然浅基础设计内容及步骤
1、选择基础的材料和类型 2、选择基础的埋置深度 3、确定地基承载力 4、根据地基承载力，确定基础的构造尺寸， 必要时进行下卧层强度验算。 5、进行必要的地基验算（包括变形与稳定性 验算） 6、进行基础的高度设计 7、绘基础施工图
天然地基上浅基础设计内容提要地基基础是建筑物的重要根基
第8章天然地基上浅基础设计内容提要：地基基础是建筑物的重要根基，若地基基础不稳固，将危及整个建筑物的安全。
本章主要介绍根据基础的受力特性及构造特点划分的浅基础的类型、浅基础的设计计算、浅基础设计方法、减小地基不均匀沉降危害的主要措施及地基基础与上部结构共同作用的设计理念。
第一节浅基础的类型当建筑场地土质均匀、坚实，性质良好，地基承载力特征值fak ＞120kPa时，对于一般多层建筑，可将基础直接做在浅层天然地基上，称为天然地基上浅基础。
根据天然地基上浅基础的受力特性及构造特点可将浅基础类型分为两大类：刚性基础和柔性基础。
一、刚性基础刚性基础的材料都具有较好的抗压性能，但抗拉、抗剪强度却不高。
8.1.2柔性基础柔性基础的材料为钢筋混凝土，故亦称为钢筋混凝土基础，其抗弯和抗剪性能良好，可在竖向荷载较大、地基承载力不高以及承受水平力和力矩荷载等情况下使用。
这类基础的高度不受台阶宽高比的限制。
因此，当刚性基础尺寸不能同时满足地基承载力和基础埋深的要求时，则需选择柔性基础。
柔性基础同样可用扩大基础底面积的办法来满足地基承载力的要求，但不必增加基础的埋深。
1.钢筋混凝土独立基础这种基础主要是柱下基础，其构造形式如图8-1所示，轴心受压柱下基础的底面形状为正方形。
而偏心受压柱下基础的底面图8-1 钢筋混凝土独立基础形状为矩形。
（a）台阶形基础；（b）锥形基础；（c）杯口形基础 2.钢筋混凝土条形基础(1)墙下钢筋混凝土条形基础其横截面根据受力条件可以分为不带肋和带肋两种。
若地基不均匀，为了加强基础的整体性和抗弯能力，可以采用有肋的墙下钢筋混凝土条形基础，肋部配置足够的纵向钢筋和箍筋。
(2)柱下钢筋混凝土条形基础当地基承载力较低且柱下钢筋混凝土独立基础的底面积不能承受上部结构荷载的作用，常将若干柱基连成一条构成柱下条形基础(图8-4)。
图8-2不带肋墙下钢筋混凝土条形基础图8 -3 带肋墙下钢筋混凝上条形基础 (3)交叉钢筋混凝土条形基础当单向条形基础的底面仍不能承受上部结构荷载的作用，可以将纵横柱基础均连在—起，成为十字交叉条形基础(图8-5)。
关于四腿铁塔大开挖的单个浅基础上拔倾覆及下压倾覆稳定计算方法的探讨
2ht 3b
ξ
cos
450
+
β 2
tgβ
；
γ —回填夯实土的计算重度；
7
β —回填夯实土的计算倾覆抗剪角。
k0 空间增大系数的物理概念：
当电杆的侧向土体受到挤压而产生侧向土抗力，而由于侧向土体又受到其前、后土体的
∑ ( ) γ f S0 × H0 ≤
E p ht
×
2 3
1 − 2θ 3
γ ( ) ∴ S ≤ ∑ f 0
2
Epht 1−2θ 3 3H0
………（A）
( ) ∑ 令：
1 µ
=
1 3
1 − 2θ 3
；并将
Ep
=
1 2
bmht2
代入（A）式可得：
γ S ≤ f 0
mbht3 µH 0
5
b η = 又令：
∑ X = 0 ；∑Y = 0；∑M = 0 ∑ X = 0 ：基础滑移稳定计算； ∑Y = 0 ：基础下压稳定计算；（地基承载能力计算）
2
∑ M = 0 ：基础倾覆稳定计算。
⑷深基础应当考虑侧向土抗力的作用；而浅基础则可不考虑侧向土抗力的作用： 因为基础在水平力及弯矩的作用下，基础将发生转动，挤压周围土壤，而周围土
孙俊华 山西省电力勘测设计院
二〇〇六年二月
0
Ⅰ简述： 由于输电线路杆塔基础的类别较多，又因为基础所处的地基土壤条件不同，因此，基础
的抗倾覆稳定的设计计算方法，也是不相同的：比如四腿铁塔基础的单个基础的抗倾覆稳定 性的设计计算方法，与窄基铁塔及钢管杆独立基础的抗倾覆稳定性的计算方法是不相同的， 这是由于两者地基的工作机理是不相同的，当然计算方法也是不相同的，必须强调两者绝对 不能使用相同的计算方法和公式，否则将犯基本概念性的原则错误；处于原状土地基中基础 的抗倾覆稳定计算方法，与处于非原状土（扰动土）地基中基础的抗倾覆稳定计算方法也是 不相同的，这是由于两者所处地基的基本条件完全不同，当然一定也是不相同的。
天然地基上浅基础设计(三)
二、中心荷载作用下基础的计算
在基础的设计中，通常假定基础底面压 力是直线分布，受中心荷载作用时，则为均 匀分布，基础采用对称形式，使荷载作用线 通过基底形心。 计算步骤如下： ： (一) 计算基础底面积 (矩形 或基础底面 矩形)或基础底面 一 计算基础底面积A 矩形 宽度b (条形、正方形) 宽度 条形、正方形 条形 中心荷载作用下的基础，按承载力设计 值计算，应满足条件：
三、基础的构造 刚性基础经常做成台阶形断面，有时也可做成梯形断面。 刚性基础经常做成台阶形断面，有时也可做成梯形断面。确定构造尺寸时最主要 断面各处都能满足刚性角的要求，同时断面又必须经济合理， 的是要保证断面各处都能满足刚性角的要求，同时断面又必须经济合理，便于 施工。 (一) 砖基础 一 1、砖基础大放脚的砌法：1）按台阶的宽高比为1/1.5；2）按台阶的宽高比为l/2。 、砖基础大放脚的砌法： ） ） 2、垫层：100～200mm厚的素混凝土垫层。低层房屋也可在槽底打两步 厚的素混凝土垫层。 、垫层： ～ 厚的素混凝土垫层 低层房屋也可在槽底打两步(300mm)三七 三七 灰土，代替混凝土垫层。 灰土，代替混凝土垫层。 3、防潮措施：在室内地面以下 左右处铺设防潮层。 、防潮措施：在室内地面以下50mm左右处铺设防潮层。防潮层可以是掺有防水剂的 左右处铺设防潮层 l:3水泥砂浆，厚20~30mm；也可以铺设沥青油毡。 水泥砂浆， 水泥砂浆 ；也可以铺设沥青油毡。 4、材料：MU10;砂浆：M5 砂浆： 、材料： 砂浆
为保证基础不发生弯曲破坏或剪切破坏， 为保证基础不发生弯曲破坏或剪切破坏，通常都是限 制台阶的宽高比以满足一定的刚度和强度要求， 制台阶的宽高比以满足一定的刚度和强度要求，即满足如 下要求： 下要求： b2 ≤ ta n α H0
桥梁基础
第一章概述桥梁基础，即指墩台基础。
通常指墩台底部与岩土接触并将荷载传递给岩土基础的那部分结构。
深水墩台中，则基础的含义将包括墩台底脚以下的那部分水下、土中结构。
一、桥梁基础受力○1上部结构反力与自重构成的竖向荷载。
○2风力、制动力、流水压力、船舶撞击力、地震力等产生的水平荷载。
○3高程差异、施力偏心产生的力矩和扭转。
○4特殊条件下产生的上拔力。
二、桥梁基础类型1、按承受和分布荷载的情况考虑，可划分为：1）支承在土层的墩台基础1.浅基础——如扩大基础；i)基底支承为主的——如沉井、沉箱、爆破注；浅基础系指基地宽度b或直径D大于埋深H.反之，深基础则2.深基础ii)分布支承为主——如摩擦型桩基础、管柱基础指基础宽度小于埋深的情况。
iii)在i)、ii)中，同时考虑土的侧面固着作用2）支承在岩石的墩台基础1.浅基础——如明挖扩大基础。
2.深基础i )岩面支承——如沉箱、沉井、柱桩。
ii)岩面钻孔——如进入岩体的钻挖桩、钻孔管柱。
3）其他的特殊支承方式的基础——如钢管夹板、片石木笼、反锚浮墩等。
2.按施工作业和场地布置可划分为：1.陆上基础，2.浅水基础，3.深水基础3.常用的桥梁基础；1.扩大基础，2.桩基础，3.管柱基础，4.沉井基础，5.气压沉箱基础，6.综合复式基础，如沉井加管柱基础。
三、桥梁基础设计的基本原则1.基础的类型应根据水文、地质、地形、荷载、材料状况、上下的结构形式和施工条件合理的运用。
2.桥梁基础的结构强度需要满足施工过程和永久运行两个阶段的要求。
从结构力学的角度考虑基础构件材料强度须能承受分布荷载及岩土提供的支承反力；从岩土力学考虑基础结构传来的各种作用力素，应不超过岩土的局部和整体支撑能力；这些基础设计、施工要求在桥梁技术规范中作了许多规定。
注；基础结构作为桥梁的重要组成部分需要进行自身承载力的验算，以保证其在最不利作用效应组合下具有足够的安全度。
承载力验算的内容：抗弯、抗剪和抗压承载力、抗冲切和局部承压承载力。
浅基础地基承载力基础工程
注意：①成层土γm=σcd/d；
.
13
fa fak b(b3)dm(d 0.5) （7.9） 注意： ②埋深d的取法，见教材。一般从室外地面算起。 超载q=γmd
滑动面 室内外埋深不同时
B. 确定基础及其上土的重力Gk，d要考虑室内与室外地坪标高的不同，取平均高 程计算。
A Fk fa G d
.
36
例题2–2
某粘性土重度γm为18.2kN/m3 ，孔隙比e=0.7，液性指数IL=0.75，地基承载 力特征值fak为220kPa。现修建一外柱基础，作用在基础顶面的轴心荷载Fk＝ 830kN，基础埋深（自室外地面起算）为1.0m，室内地面高出室外地面0.3m， 试确定方形基础底面宽度。
△≤ [△]
（2–15）
.
24
2.4 浅基础的地基承载力
地基变形按其特征可分为四种： 沉降量——独立基础中心点的沉降值或整幢建筑物基础的平均沉降值； 沉降差——相邻两个柱基的沉降量之差；
.
25
2.4 浅基础的地基承载力
倾 斜——基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值； 局部倾斜——砌体承重结构沿纵向6～10m内基础两点的沉降差与其距离的比 值
持力层土的承载力特征值
fa 170 17.7 1.0 (1.0 0.5) 178.9kPa
3.取1m长的条基作计算单元
基础宽度
b Fk
195
1.23m 3.0m
fa Gd 178.9 20 1.0
.
34
取该承重墙下条形基础宽度b＝1.25m。 4.验算:
基础承载力规范
基础承载力规范篇一：地基承载力规范及方法1简介地基承载力：地基满足变形和强度的条件下，单位面积所受力的最大荷载。
2概述地基承载力（subgrade bearing capacity）是指地基承担荷载的能力。
在荷载作用下，地基要产生变形。
随着荷载的增大，地基变形逐渐增大，初始阶段地基土中应力处在弹性平衡状态，具有安全承载能力。
当荷载增大到地基中开始出现某点或小区域内各点在其某一方向平面上的剪应力达到土的抗剪强度时，该点或小区域内各点就发生剪切破坏而处在极限平衡状态，土中应力将发生重分布。
这种小范围的剪切破坏区，称为塑性区（plastic zone）。
地基小范围的极限平衡状态大都可以恢复到弹性平衡状态，地基尚能趋于稳定，仍具有安全的承载能力。
但此时地基变形稍大，必须验算变形的计算值不允许超过允许值。
当荷载继续增大，地基出现较大范围的塑性区时，将显示地基承载力不足而失去稳定。
此时地基达到极限承载力。
3确定方法（1）原位试验法（in-situ testing method）：是一种通过现场直接试验确定承载力的方法。
包括（静）载荷试验、静力触探试验、标准贯入试验、旁压试验等，其中以载荷试验法为最可靠的基本的原位测试法。
（2）理论公式法（theoretical equation method）：是根据土的抗剪强度指标计算的理论公式确定承载力的方法。
（3）规范表格法（code table method）：是根据室内试验指标、现场测试指标或野外鉴别指标，通过查规范所列表格得到承载力的方法。
规范不同（包括不同部门、不同行业、不同地区的规范），其承载力不会完全相同，应用时需注意各自的使用条件。
（4）当地经验法（local empirical method）：是一种基于地区的使用经验，进行类比判断确定承载力的方法，它是一种宏观辅助方法。
4注意问题定义（1）地基承载力：地基所能承受荷载的能力。
（2）地基容许承载力：保证满足地基稳定性的要求与地基变形不超过允许值，地基单位面积上所能承受的荷载。
地基处理桩基沉降、负摩阻力、水平承载力
0.002l0 0.007l0 0.005l0
府 溶 咋 托
根
单层排架结构（柱距为6m）柱基的沉降量（mm） 120
橡 蟹
弦
适
地
基
处
理
桩
基
4.4.1 单桩沉降的计算
在竖向荷载作用下单桩沉降由三部分组成： （1）桩身弹性压缩引起的桩顶沉降； （2）桩侧阻力引起的桩周土中的附加应力以压力
扩散角，致使桩端下土体压缩而产生的桩端沉降； （3）桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端
N0影响很小可忽略不计， P（Z）= kxxb0 =mzxb0。上式变为：
N0 H0
M0
x
承台底面
EId4x5zx0
z
dz4
其中： 5 mb1 为桩的水平变1形 /m ） 系。 数（
EI
下醚牙侨母付切各秧依秦蒸 克眷缨逸索抄捉瑞惮炼末坯 抗荧邦映临蹬蛛攀地基处理 桩基沉降、负摩阻力、水平 承载力地基处理桩基沉降、 负摩阻力、水平承载力
③ “m”法：假定地基系数Kx随深度成正比例地增长．目前我国应用较多， Kx =mz。
H0
x
t
Kx=mz
（c）”m”法
突全两颧蚤括模团护镇买 盲间足紧稀糟辈畦辐艘名 肮翰郧顺薄因献襄今亭地 基处理桩基沉降、负摩阻 力、水平承载力地基处理 桩基沉降、负摩阻力、水 平承载力
④ “c值”法：假定地基系数Kh随着深度成抛物线规律增加，即Kh =cz1/2 ，c为常数，随土类不同而异。在 我国多用于公路交通部门。
赶绪咸橱称剂湘绷零扛叫璃台 咏鸥疆容杯丘凝枣晋沈之筏峰 脑倾辩搞齐款地基处理桩基沉 降、负摩阻力、水平承载力地 基处理桩基沉降、负摩阻力、 水平承载力
换 算 深 度 h 和 最 大 弯 矩 系 数 C M （3）桩身最大弯矩及位置
浅基础设计的基本内容
2、电梯缓冲坑：自地面向下至少1.4m
(二)考虑建筑物的高度和荷载大小的影响 高层建筑基础 承载力 变形
筏形基础和箱形基础 桩箱或桩筏基础
埋深不小于1/15建筑高度
1/18～1/20
（不计桩长）
以上规定不包括岩石地基，岩石地基上的高层主要考 虑抗滑要求
输电塔基础 要求较大的埋深 提供足够的抗拔阻力
h0
w h 0 k
0 （ 1 z1 2 z 2 ) /(z1 z 2 )
k 一般取0.7~0.9。
2.3.4 地基冻融条件
冻胀：冻胀力，地面隆起 融陷：强度降低，建筑物下陷 1.冻土分类 季节性冻土：是冬季冻结、天暖解冻，每年冻融交替一次的 土层，在我国北方地区分布广泛。 多年性冻土：指连续保持冻结状态三年以上的土层，其性质 较复杂，属特殊土地基，另见专著。 不均匀沉降
注：以 p1/4=NB /2+Nq d+Ncc为理论依据
k ≥24°时，Mb实际比理论大
讨论： （1）增大b? （2）增大d? （3）地下 水对承载力 的影响
该公式确定承载力时相应的理论模式是 基底压力呈条形均匀分布。所以仅适用于 e l / 30 的情况。
2.载荷试验法
规范要求 : 对地基基础设 计等级为甲级的建筑物采 用载荷试验、理论公式计 算及其他原位试验等方法 综合确定。 千 斤 顶 荷载板
注：冻胀区的基础，应保证有足够的埋深，使基底达到或基本达到冻胀 影响深度以下，从而避免冻害。
冻胀土中基础埋深的要求
dmin ＝ zd– hmax
zd 设计冻深；zd ＝ z0 t；z0 标准冻深；t 采暖对冻深的影响系数 hmax允许残留冻土最大厚度
室内地面
天然地基上浅基础的设计例题
天然地基上浅基础的设计例题一、地基承载力计算【例题3-1】某粘土地基上的基础尺寸及埋深如例图3-1所示，试按强二、地基承载力验算（基底尺寸确定）【例题3-2】试确定例图3-2所示某框架柱下基础底面积尺寸。
212~5.90.22075.2241600)4.1~1.1()4.1~1.1(75.22475.24200)5.02(5.160.1200)5.0(m d f F A kPad f f G a k m d ak a =⨯-⨯=-==+=-⨯⨯+=-+=γγη由于力矩较大，底面尺寸可取大些，取b=3.0m ，l =4.0m 。
（2）计算基底压力kPa W M P P kPad bl F P k k k G k k 8.358.3106/4321208603.1733.1732204316002minmax =⨯⨯+±=±==⨯+⨯=+=γ（3）验算持力层承载力不满足KPaKPa f KPa P KPaf KPa P a k a k 8.2698.2242.12.18.3108.2243.173max =⨯=>==<=（4）重新调整基底尺寸，再验算，取=l 4.5mkPa f kPa P P kPa f KPa P a k k a k 2.2692.11.2676.1085.1586/5.4321208608.2245.1582205.4316002max =<=+=⨯⨯++==<=⨯+⨯=则所以 取b=3.0m ，l =4.5m ，满足要求。
对带壁柱的条形基础底面尺寸的确定，取壁柱间距离l 作为计算单元长度（图3-16）。
通常壁柱基础宽度和条形基础宽度一样，均为b ；壁柱基【例题3-3】 某仓库带壁柱的墙基础底面尺寸如例图3-3所示，作用于基底形心处的总竖向荷载kN G F kk 420=+，总力矩m kN M k ⋅=30，持力层土修正后的承载力特征值kPa f a 120=，试复核承载力是否满足要求。
浅基础地基承载力验算部分计算题
、计算题图示浅埋基础的底面尺寸为6.5 mX 7m,作用在基础上的荷载如图中所示（其中竖向力］=240kPa［。
试检算地为主要荷载，水平力为附加荷载）。
持力层为砂粘土，其容许承载力基承载力、偏心距、倾覆稳定性是否满足要求。
K> 1.5 （提示：要求倾覆安全系数）。
［本题15分］参考答案：解:.…<■：U.Af=1300x03+240xl2.6+1.4x]2+26>c6.6=3602.4kbrmCT =——士一幾A~W ）（i J4-6.5x7 = 45.5m2l17= lx7x 6 乎=49.曲6代入后，解得： 飞二 ■ r : I :| /- : ■ -■,满足要求 .f = — =0.611 叨 <p = = 1.08m N 6AT 0 =^= — = —^― = 3> 1.5 ）,2 满足要求（：_ ■ 1 .；）,满足要求 （3 3kN,对应的偏心距e=0.3m X 10。
持力层的=5.0二、图示浅埋基础，已知主要荷 载的合力为N 容许承载力为420kPa,现已确定其中一边的长度为 4.0m（1） 试计算为满足承载力的要求，另一边所需的最小尺寸。
（2） 确定相应的基底最大、最小压应力。
［本题12分］参考答案：解：由题，应有1 ,5000 6x5000x0 3. 1 …a>（—十一^）—=（ -------- 十 ------- : ----- =4..32m b b 2 [a] 4 42 420 N , M N （ 6M 5000 , 6x5000x0.3 420Q 仆cr =—±——=土——= ---------------- + ------------ ■——= kPa露 A~W 泌—必'4.32x4 - 4爻 x 护 159.1）2 （ N =6X 1 mX 3m ，已知作用在基础上的主要荷载为：竖向力图示浅埋基础 的底面尺寸为6三、32M 。
《基础工程》浅基础(第二版)课后习题答案
浅基础习题及参考答案2-4 某承重墙厚240mm，作用于地面标高处的荷载F k=180kN/m,拟采用砖基础，埋深为1.2 m。
地基土为粉质粘土，g＝18kN/m3，e0=0.9，f ak=170kPa。
试确定砖基础的底面宽度，并按二皮一收砌法画出基础剖面示意图。
〔解〕查表2-5，得ηd=1.0，代入式（2-14），得f a= f ak+ηdγm(d-0.5)=170+1.0×18×(1.2-0.5)=182.6kPa按式（2-20）计算基础底面宽度：为符合砖的模数，取b=1.2m，砖基础所需的台阶数为：2-5 某柱基承受的轴心荷载F k=1.05MN，基础埋深为1m，地基土为中砂，γ=18 kN/m3，f ak=280kPa。
试确定该基础的底面边长。
〔解〕查表2-5，得ηd=4.4。
f a= f ak+ηdγ m(d-0.5) =280+4.4×18×(1-0.5)=319.6kPa取b=1.9m。
2-6 某承重砖墙厚240mm，传至条形基础顶面处的轴心荷载F k＝150kN/m。
该处土层自地表起依次分布如下：第一层为粉质粘土，厚度2.2m，γ＝17kN/m3，e =0.91，f ak=130kPa，E s1=8.1MPa；第二层为淤泥质土，厚度1.6m，f ak=65kPa, E s2=2.6MPa；第三层为中密中砂。
地下水位在淤泥质土顶面处。
建筑物对基础埋深没有特殊要求，且不必考虑土的冻胀问题。
（1）试确定基础的底面宽度（须进行软弱下卧层验算）；（2）设计基础截面并配筋（可近似取荷载效应基本组合的设计值为标准组合值的1.35倍）。
解 (1)确定地基持力层和基础埋置深度第二层淤泥质土强度低、压缩性大，不宜作持力层；第三层中密中砂强度高，但埋深过大，暂不考虑；由于荷载不大，第一层粉质粘土的承载力可以满足用做持力层的要求，但由于本层厚度不大，其下又是软弱下卧层，故宜采用“宽基浅埋”方案，即基础尽量浅埋，现按最小埋深规定取d=0.5m。
土木工程师-专业知识(岩土)-浅基础-3.1浅基础方案选用与比较
土木工程师-专业知识（岩土）-浅基础-3.1浅基础方案选用与比较［单选题］1.某单层工业厂房，排架结构，跨度2m,柱距9m,单柱荷载3000kN,基础持力层主要为密实的砂卵石，在选择柱下（江南博哥）基础形式时，下列哪种基础形式最为合理？（）［2014年真题］A.筏形基础B.独立基础C.桩基础D.十字交叉梁基础正确答案：B参考解析：题目中上部结构为单层工业厂房，持力层为密实砂卵层，地基承载力较高，且单柱竖向荷载较大。
A项，筏形基础常用于高层建筑，适用地基承载力较低、不均匀沉降较大的地基；B项，独立基础适用于土质均匀、地基承载力较高、竖向荷载较大的情况；C项，当天然地基不满足承载性能要求时可采用桩基础；D项，地基软弱且在两个方向分布不均匀时，采用扩展基础可能产生较大的不均匀沉降时可采用十字交叉梁基础。
［单选题］2.（）属于无筋扩展基础。
［2008年真题］A.毛石基础B.十字交叉基础C.柱下条形基础D.筏板基础正确答案：A参考解析：根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）第2.1.12条规定，无筋扩展基础是指由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的，且不需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。
［单选题］3.下列几种浅基础类型，哪种最适宜用刚性基础假定？（）［2012年真题］A.独立基础B.条形基础C.筏形基础D.箱形基础正确答案：A参考解析：刚性基础是指基础底部扩展部分不超过基础材料刚性角的天然地基基础。
它包括条形基础和独立基础，刚性基础抗压性较好，而抗拉、抗弯、抗剪性能较差，基本不发生挠曲变形，基础面积越小越符合刚性基础的假定。
A项，当建筑物上部结构采用框架结构或单层排架结构承重时，基础常采用方形、圆柱形和多边形等形式的独立式基础，这类基础称为独立基础。
独立基础是整个或局部结构物下的无筋或配筋基础，多为无筋扩展基础，用于地基承载力较高的独立柱下面，主要承受竖向受压荷载，计算时适宜用刚性基础假定。
建筑工程地基
建筑工程地基地基是建筑物的基础，它承受着建筑物的重量，并将其传递到地面。
地基的设计和施工对建筑物的稳定性和安全性起着至关重要的作用。
本文将对建筑工程地基的类型、材料选择、设计原则和施工过程进行讨论。
一、地基类型根据地基与地面的接触情况，地基可分为浅基础和深基础两种类型。
1. 浅基础浅基础是指直接建在地面上的基础，适用于土质较好、压实度高的地区。
浅基础包括扩展基础、连续基础和独立基础。
- 扩展基础：扩展基础适用于地基土质较弱的情况。
施工时，底部面积较大的基础将建筑物的重量分散到更大的区域，减小地基的负荷压力。
- 连续基础：连续基础适用于负荷较大、地基压实度较高的情况。
它通常为连续的混凝土梁，能够均匀分布建筑物的负荷到地基上。
- 独立基础：独立基础适用于具有较小重量或单个柱子支撑的建筑物。
它由单个柱子周围的矩形或圆形基础组成，能够将柱子的负荷传递到地基。
2. 深基础深基础是指通过地表，将建筑物的重量传递到较深的土层中。
深基础包括桩基础和墙基础。
- 桩基础：桩基础适用于地基承载能力较差的情况。
施工时，钻入地下的桩能够将建筑物的重量传递到更深的稳定土层。
- 墙基础：墙基础适用于较大水平荷载或较高建筑物的情况。
墙基础通常采用混凝土板或墙体的形式，能够承受和分散建筑物的重量和水平力。
二、地基材料选择地基的材料选择取决于地基类型和地区的土质条件。
一般来说，地基材料应具有足够的强度、稳定性和耐久性。
1. 碎石碎石是一种常用的地基材料，具有较高的强度和稳定性。
它能够有效排水，减小地基的渗透压力，并提高地基的承载能力。
2. 砂土砂土是一种较为常见的地基材料，其颗粒之间具有较大的孔隙度，有助于透水和排水。
然而，在设计和施工过程中，需要确保砂土的稳定性和密实度。
3. 混凝土混凝土是一种常用的地基材料，具有较高的强度和耐久性。
它通常用于构建扩展基础、连续基础和独立基础。
4. 钢筋钢筋是地基加固的常用材料。
通过将钢筋置于混凝土中，可以提高地基的抗拉强度和稳定性。
基础工程课件——第2章浅基础5
这时，基底压力：
pK
Fk
Gk A
324 20 1 116.14KN / m2 3.37
重新验算软弱下卧层承载力：
z / b 3/ 3.37 0.89 0.50
查表得 24
第2章 浅基础
2.5 基础底面尺寸的确定
基本原则:所有建筑物的地基计算均应满足承载力要求
基本条件:轴心荷载下基底平均压力不大于地基承载力特征值
pk fa
偏心荷载作用下，应符合
pk fa
pk max 1.2 fa
e 1/6
2.5.1按地基持力层的承载力计算基底尺寸
1、中心荷载作用下的基础
要求
/
m3
持力层土的承载力特征值
fa 170 17.7 1.0 (1.0 0.5) 178.9kPa
3.取1m长的条基作计算单元 基础宽度
b Fk
195
1.23m 3.0m
fa Gd 178 .9 20 1.0
取该承重墙下条形基础宽度b＝1.25m。 4.验算:
Fk
Gk A
Fk
K MR / MS 1.2
2、满足下式条件的边坡上建筑物，可不进行验算；若不满足， 则进行土坡稳定性验算。
d (b a) tan
=3.5 条形基础 =2.5 矩形基础
某砖墙厚240mm，基础埋深1.3m（自室外地面 算起），拟采用砖基础，室内比室外高0.6m，地 基土为砂土，γ=20kN/m3，标准值ck =4kPa，φk =28.45，查表得 Mb=1.5，Md=5，Mc=7.5；上部荷 载为：竖向荷载Fk=160kN/m，基础底面形心处 Mk=7kN·m/m，无地下水。试确定基础底面满足以
嵌岩桩水平承载力计算方法的讨论和分析
第35卷 第3期交通科学与工程Vol.35 No.3 2019年 9月JOURNAL OF TRANSPORT SCIENCE AND ENGINEERING Sep. 2019文章编号：1674−599X(2019)03−0065−07嵌岩桩水平承载力计算方法的讨论和分析周天应1，周援衡2，鲁智勇3(1. 中国港湾工程有限责任公司 科技部，北京 100027；2. 长沙理工大学 水利工程学院，湖南 长沙 410114；3. 湖南省航务工程有限公司，湖南 长沙 410006)摘要：基于桩－土受力变形特性，分析了嵌岩桩的承载力。
在水平力作用下，弹性长桩与较长的嵌岩桩的受力变形特性极其相似。
弹性长桩的假想嵌固点与较长的嵌岩桩的桩下端实际嵌岩点均被认为不会产生水平位移和转角,而假想嵌固点的位置呈现有分段突变特性。
以2个拐点为界，将水平力－位移(即H0−y0)试验曲线分为3个区段，得到H0−y0试验折线关系，再应用m法拟合进行计算。
计算结果表明：桩顶大位移工况的结果均与试验值吻合良好；当水平力大于第2拐点后，A#桩顶水平位移受桩下端嵌岩的主导作用，其位移变化率不升反降。
该结果可供相关问题计算分析时参考。
关键词：嵌岩桩；水平力；计算方法；试桩；m法拟合计算中图分类号：U611 文献标志码：AAnalysis and discussion of calculation methods forrock socketed piles under lateral loadZHOU Tian-ying1, ZHOU Yuan-heng2, NU Zhi-yong3(1. Research & Development Department, China Harbour Engineering Co., Ltd., Beijing 100027, China;2. School of Hydraulic Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410114, China;3. Hunan Harbour Engineering Co., Ltd., Changsha 410006, China)Abstract: From the view of the pile-soil stress and deformation characteristics, it is very similar that the characteristics of elastic long piles and long rock socketed piles under the horizontal force, are very similar, which can be explained in detail that horizontal displacement and rotation both to the former hypothetical build-in point and to the latter actual build-in point won’t be produced. Furthermore, the hypothetical build-in point shows the location of a segmented mutation. The test curve of lateral force-displacement or called ‘H0−y0’ was divided into three sections by two inflection points, ‘H0−y0’ test broken line can be obtained and its relationship has been tested with ‘m’ values, and then ‘m’ method was applied to calculate and deal with it, the final calculation results including the results of pile top with large displacement are in good agreement with the test. It is also found by the test that when the lateral force is greater than the second inflection point, the lateral displacement at the top of pile No. A is dominated by the rock socket at the bottom of the pile, and the rate of displacement change does not increase but decreases, all the abovementioned results can be as a reference in the calculation and analysis of related problems.Key words: rock socketed piles; horizontal force; calculation method; pile test; fitting calculation by ‘m’ method桩基础是一种在工程中十分常见的桩尖进入土层的深基础。
第三讲独立基础(浅基础)
第三讲独立基础（浅基础）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的原则和方法基本相同，只是采用人工地基上的浅基础方案时，尚需对选择的地基处理方法进行设计，并处理好人工地基与浅基础的相互影响。
独立基础：当建筑物上部结构采用框架结构或单层排架结构承重时，基础常采用方行、圆柱形和多边形等形式的独立式基础，这类基础称为独立式基础，也称单独基础，是整个或局部结构物下的无筋或配筋基础。
一般是指结构柱基，高烟囱，水塔基础等的形式（大块实体基础、单柱基础、墙下条形基础）。
独立基础类型：阶形基础、坡形基础、杯形基础。
（3）建筑物平面图、立面图，荷载，特殊结构物布臵与标高（4）建筑物场地环境，临近建筑物基础类型与埋深，地下管线分布（5）工程总投资与当地建筑材料供应情况（6）施工队伍技术力量与工期要求3.1.2基础设计内容、步骤（1）初步拟定基础的结构型式、材料和平面布臵；（2）确定基础的埋臵深度；（3）计算作用在基础顶面的荷载（4）确定地基承载力；（地基承载力：是指地基土单位面积上承受荷载的能力，以kN／m2或kPa计。
地基承载力特征值：在保证地基稳定的前提下，使建筑物的沉降不超过容许值的地基承载力）（5）根据作用在基础顶面的荷载及地基承载力，计算基础的底面积，并以此确定基础的长、宽；（6）设计基础高度与剖面形状（7）若地基持力层存在软弱下卧层时需验算下卧层的承载力（8）进行地基变形与稳定性验算；（9）进行基础细部结构设计；（10）绘制基础施工图，提出施工说明。
注：（1）~（8）中有不满足要求的情况时，可对基础设计进行调整，如采取改变基础埋臵深度火加大基础宽度、长度等措施，但应注意富余不应过大，应满足经济要求。
3.2基础埋置深度基础埋臵深度确定原则（考虑因素）：（1）基础埋深不应小于按各种破坏因素而定的最小埋深（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的土层作为持力层。
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式中： L 为力矩 M 单独作用下基础失稳时的旋转中心高度。
［ 6］
（2）
Gourvenec 等 探讨了地基土强度的非均质性对于条形和圆形浅基础的破坏包络面形状的影响，指出
收稿日期： 2009-03-09
基金项目：国家自然科学基金资助项目 （50909048） ；国家自然科学基金重点项目 （50639010） ；鲁东大学博士科研启动基金项目 作者简介：范庆来 （1977-） ，男，山东栖霞人，博士，主要从事岩土力学基本理论与数值分析研究。 （LY20075602）
图 7 为 D/ B = 0.5 的浅基础地基在 Mult 和 M max 状态所对应的地基破坏机制。由图 7 可见，在力矩极限荷 从图 5 、图 6 可以看到，当埋深与宽度之比 D/ B > 0.5 时， H - M 荷载平面的破坏包络线向 H 轴
的正方向产生明显的倾斜。以图 6 为例，其包络线由 AC 段、 CE 段、 EF 段和 FG 段组成，每一段
æ V ö2 æ H ö3 æ M ′ö 1 M ′æ H ö f= ç ÷ - ç1 ÷ ç1 ÷+ ç ÷ =0 V H M 2 Mult è Hult ø ult ult ult ø è ø è ø è
5
（1）
式中： Vult 、 Hult 、 Mult 分别为在竖向荷载 V 、水平荷载 H 和力矩荷载 M 单独作用下基础的极限承 载力； M ′ 按照下式计算
E-mail ： luanxnmail@
— 1201 —
条形浅基础和圆形浅基础的破坏包络面形式比较类似，这一点已经得到了文献 ［7］ 离心模型试验的验证。 最大主应力方向的依赖性
［8-9］
实际上，天然沉积的软黏土地基都具有各向异性，这里所说的各向异性主要是指土的黏聚力对
屈服准则的理想弹塑性本构模型进行相应的改进，通过数值计算探讨不排水条件下软黏土地基的强 不同组合作用下地基的失稳破坏机理。
固定位移比加载模式
Taiebat 等 、 Supachawarote 等
［2］
建议采用固定位移比分析法，取两个方
式，在此基础上再利用若干次固定位移比加载模式得到包络面上的控制点，进而拟合数据得到一个 完整的包络面。
4
4.1
包络面形式的影响因素
基础埋深对包络面形式的影响
为了探讨基础埋深对包络面形式的影响，本节没有考虑地基土
［4-6］
（1） 从初始状态开始施加转角位移 θ 直至作用在浅基础上的力矩反力荷载 M 不再随位移 θ 增大而 。 swipe 加载模式的优点是通过一次加载即可
［12］
得到破坏包络面的大概形式，缺点是其第二步形成的加载轨迹在某些局部是不完整的，需要数据内
3.2
向 的 位 移 增 量 之 比 d h/ ( B d θ ) 为 常 数 进 行 位 移 控 制 加 载 ， 直 到 相 对 应 的 荷 载 分 量 H 和 M 达 到 极 限 值 ， 此时加载路径收敛于包络面上的某点。通过多次固定位移比加载试验，可以得到包络面上的一系列 点，从而来构造浅基础的地基承载力破坏包络面。但这种方法需要多次加载来拟和一个完整的包络 面，尤其在事先包络面形式未知情况下，计算工作量较大。 本 文 将 这 两 种 方 法 相 结 合 ， 先 采 用 swipe 加 载 模 式 得 到 H- M 荷 载 平 面 上 的 破 坏 包 络 面 的 大 概 形
所引起的水平荷载、力矩荷载的共同作用。水平荷载、竖向荷载和力矩共同作用的加载方式称为复合 加载模式 。在这种复合加载模式下，建筑物及其基础的整体失稳和极限承载力是工程设计中的关键 问题。在水平荷载 （H） 、竖向荷载 （V） 和力矩 （M） 的组合作用下，达到整体破坏或极限平衡状态时各个 荷载分量的组合在三维荷载空间 （H ， V ， M） 中将形成一个外凸的曲面，称为破坏包络面 ，可依此对 实际荷载条件下基础的稳定性进行评价。近年来，这个问题得到了国内外许多学者的广泛关注和研 究。栾茂田等 、 Taiebat 等 采用有限元方法， Ukritchon 等 采用极限分析方法对复合加载模式下均
实际上都代表着浅基础上水平荷载与力矩荷载分量的不同组合，在每一段的地基变形机制如图 8 所
— 1204 —
示。很显然，当埋深较大时，地基变形机制与直接着落在地基表面的浅基础存在着较大区别
［13］
载单独作用时的极限承载力 Hult ，而埋深较大时，浅基础所能承受的最大水平荷载 H max 则要明显大 于 Hult ，如图 9 所示。当浅基础作刚体平移时其承受水平荷载的能力最大，此时相当于约束了基础底 面中心点的转角位移，故最大水平荷载产生时伴随着一定的力矩反力。而基础仅在水平荷载作用
3.1
个加载步骤，下面以搜寻 H - M 荷载平面上的破坏包络线为例阐述加载程序。
swipe 加载模式
swipe 加载模式最早由 Tan
［11］
提出并应用于离心机模型试验中，试验过程包括两
改变； （2） 保持转角位移 θ 不变而沿水平方向施加位移 h 直到作用在基础上的水平反力 H 不随位移 h 的增加而改变。第二步中所形成的加载轨迹可以近似地作为 H- M 荷载平面上的破坏包络线。这种加 载程序已广泛地应用在地基稳定性的数值模拟计算中 插或外插才能得到一个完整的包络面。
Sui = Suv K + (1 - K )cos2 i
[
]
（3）
法，将荷载参考点取在基础底面中心处。复合加载模式 作 用 下 对 应 基 底 中 心 处 的 水 平 荷 载 H、 竖 向 荷 载 V 和 力 矩 荷 载 M， 基 础 将 发 生 水 平 位 移 h 、 竖 向 位 移 v 和 转 角 如图 2 所示。考虑到水平荷载与力矩可以在两个方向上 和 （- H ， V ， M） 两类荷载组合。 位移 θ ，荷载和位移的符号规定遵从文献 ［10］ 的建议， 变化，同时注意到 （H ， V ， M） 和 （- H ， V ， - M） 两种复合
水
2010 年 10 月 文章编号： 0559-9350 （2010） 10-1201-07
利
SHUILI
学
XUEBAO
报
第 41 卷 第 10 期
浅基础在水平荷载与力矩荷载作用下的承载能力
范庆来 1，2，栾茂田 2
2. 大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁 大连
（1. 鲁东大学在大型有限元软件 ABAQUS 平台上，通过二次开发对基于 Tresca
度各向异性对于不同埋深情况下条形浅基础的破坏包络面的影响，并探讨在水平荷载和弯矩荷载的
2
有限元模型
假定宽度为 B 、埋深为 D 的刚性条形浅基础作用在不排水饱和软黏土地基上，基础和地基间假定
为完全黏结且无脱离接触现象。为减少有限元计算过程中地基模型的边界效应影响，地基侧向宽度 取为 20 B ，深度取为 10 B 。有限元数值计算模型如图 1 所示。针对不排水饱和土体的体积不可压缩特 性，本文采用二阶八节点杂交单元及减缩积分技术来消除数值分析过程中完全积分单元的 “剪力自 锁” 现象，在浅基础附近的局部区域加密网格。在计算中不考虑浅基础本身的变形，因此采用刚体单 元模拟。
对比图 3 — 6 可以看到： H- M 荷载平面的破坏包络线关于 M 轴是非对称的，这是因为当水平荷载
［1］
（a） Mult 图7
D/ B = 0.5 浅基础地基在 Mult 和 M max 状态时对应的失稳机制
［1］ ［2］ ［3］ ［1］ ［1］
质软土地基上的浅基础承载性能进行了分析，但在研究中只考虑了浅基础直接着落在地基表面的情 况。 Bransby 等
［4-5］
式不受埋深与宽度之比 D/ B 的影响，给出了一个破坏包络面方程
5 1
对埋深与宽度之比 D/ B=0.167 的浅基础的计算结果进行拟合，认为破坏包络面的形
B Ｂ
Ｄ D
图1 有限元数值计算模型 （ D/ B = 0.5 ）
异性采用下式描述
不 排 水 条 件 下 ， 饱 和 软 黏 土 服 从 基 于 Tresca 屈 服 准 则 的 理 想 弹 塑 性 本 构 模 型 。 土 体 强 度 的 各 向
［8-9］
式中： K = Suh /Suv ， Suh 、 Suv 和 Sui 分别为土样在水平方向、竖直方向和 i 方向的不排水强度； i 为 大主应力与竖直方向的夹角，即大主应力方向角。 量和泊松比分别取为： E = 5kPa ； ν = 0.49 。 当 K = 1 时，则说明地基土是各向同性的。在计算中，地基土的不排水强度 Suv = 5kPa ，变形模 为 了 与 已 有 研 究 结 果［4-5］进 行 对 比 ， 遵 循 前 人 的 做
3 — 6 分 别 给 出 了 结 合 swipe 加 载 模 式 与 固 定 位 移 比 加 载 模 式 ， 拟 合 得 到 的 H- M 荷 载 平 面 上 的 破 坏 包
络线。
强度的各向异性，即令 K=1 ，此时 Su= Suv= Suh 。分别对 D/ B=0 、 0.167 、 0.5 和 1 共 4 种情况进行计算。图
图3
D/ B = 0 的浅基础在 H - M 荷载平面的破坏包络线
图4
D/ B = 0.167 的浅基础在 H - M 荷载平面的破坏包络线
— 1203 —
图5
D/ B = 0.5 的浅基础在 H - M 荷载平面的破坏包络线
图6
D/ B = 1 的浅基础在 H - M 荷载平面的破坏包络线
H 的方向改变时，会影响浅基础抵抗力矩荷载 M 的性能 ；点 E 的力矩 M max 要大于浅基础在单纯转 角位移作用下的力矩极限荷载 Mult 。
承载性能进行了比较系统地分析，主要探讨了埋深、地基土不排水强度的各向异性对于复合加载条件下浅基础破坏