土木(建筑)基础工程第三章连续基础PPT课件
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第三章 连续基础
3.1 概述 3.2 地基、基础与上部结构相互作用
的概念 3.3 地基计算模型 3.4 文克勒地基上梁的计算 3.6 柱下条形基础 3.8 筏形基础与箱形基础
07.11.2020
基础工程课件
3.1 概述
柱下条形基础、交叉条形基础、筏板基础和箱 形基础统称为连续基础。
连续基础的特点：
对这类结构的地基变形虽然限制较宽，但仍然不允许基础
出现过量的沉降或沉降差。
07.11.2020
基础工程课件
不均匀沉降会引起较大附加应力的结构，称为敏感性 结构，例如砖石砌体承重结构和钢筋混凝土框架结构。敏 感性结构对基础间的沉降差较敏感，很小的沉降差异就足 以引起可观的附加应力，因此，若结构本身的强度贮备不 足，就很容易发生开裂现象。
（3）理想弹塑性模型
（4）非线性弹性模型
E-μ模型（邓肯-张、Duncan-Chang、双曲线）
K-G模型
（5）弹塑性模型
剑桥模型（Cam-Clay）——用于粘土
莱特-邓肯模型（Lade-Duncan）——用于砂土
（60）7.11粘.202弹0 性模型
基础工程课件
在下述情况下，可以考虑采用文克勒地基模型：
土的应力应变特性：非线性、弹塑性、土的 各向异性、结构性、流变性、 剪胀性。
影响土应力应变关系的应力条件：应力水平、应力 路径、应力历史。
07.11.2020
基础工程课件
（1）线弹性模型 文克勒地基模型，弹性半空间地基 模型，有限压缩层地基模型。
（2）刚塑性模型 用于地基承载力、边坡
稳定、土压力等计算。
07.11.2020
基础工程课件
如果地基土的压缩性很低，基础的不均匀 沉降很小，则考虑地基-基础-上部结构三者相 互作用的意义就不大。因此，在相互作用中起 主导作用的是地基，其次是基础，而上部结构 则是在压缩性地基上基础整体刚度有限时起重 要作用的因素。
07.11.2020
基础工程课件
3.3 地基计算模型
基础工程课件
连续基础一般可看成是地基上的受弯构件— —梁或板。它们的挠曲特征、基底反力和截面内 力分布都与地基、基础以及上部结构的相对刚度 特征有关。因此，应该从三者相互作用的观点出 发，采用适当的方法进行地基上梁或板的分析与 设计。
07.11.2020
基础工程课件
3.2 地基、基础与上部结构相互作用的概念
弹性半空间地基模型将地基视为均质的线性 变形半空间，并用弹性力学公式求解地基中的附 加应力或位移。此时，地基上任意点的沉降与整 个基底反力以及邻近荷载的分布有关。
07.11.2020
基础工程课件
根据布辛奈斯克（Boussinesq）解，在弹性半
空间表面上作用一个竖向集中力P时，半空间表面
上离竖向集中力作用点距离为r处的地基表面沉降s
为：
P1 2
s
E0r
对于均布矩形荷载p0作用下矩形面积中心点 的沉降，可以通过对上式积分求得：
s2 (1 E 02) lln bll2b 2bln llb 2b 2 p 0
07.11.2020
基础工程课件
沉降系数
s ii1 p 1 f1i2 p 2f2 in p nfn niR jj j 1
以屋架-柱-基础为承重体系的木结构和排架结构是典
型的柔性结构。由于屋架铰接于柱顶，这类结构对基础的
不均匀沉降有很大的顺从性，故基础间的沉降差不会在主
体结构中引起多少附加应力。但是，高压缩性地基上的排
架结构会因柱基不均匀沉降而出现围护结构的开裂，以及
其他结构上和使用功能上的问题（详见2.4.3节）。因此，
基础工程课件
坐落在均质地基上的多层多跨框架结构，其沉降规律 通常是中部大、端部小。这种不均匀沉降不仅会在框架中 产生可观的附加弯矩，还会引起柱荷载重分配现象，这种 现象随着上部结构刚度增大而加剧。对一8跨15层框架结构 的相互作用分析表明，边柱荷载增加了40%，而内柱则普遍 卸载，中柱卸载可达10%。由此可见，对于高压缩性地基上 的框架结构，按不考虑相互作用的常规方法设计，结果常 使上部结构偏于不安全。
3.2.1 地基与基础的相互作用 此处把刚性基础能跨越基
底中部，将所承担的荷载相对
1.基底反力的分布规律
集中地传至基底边缘的现象叫
做基础的“架越作用”。
07.11.2020
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3.2.2 地基变形对上部结构的影响
整个上部结构对基础不均匀沉降或挠曲的抵抗能力， 称为上部结构刚度，或称为整体刚度。根据整体刚度的大 小，可将上部结构分为柔性结构、敏感性结构和刚性结构 三类。
上部结构的刚度愈大，其调整不均匀沉降的能力就愈 强。因此，可以通过加大或加强结构的整体刚度以及在建 筑、结构和施工等方面采取适当的措施（详见2.8节）来 防止不均匀沉降对建筑物的损害。对于采用单独柱基的框 架结构，设置基础梁（地梁）是加大结构刚度、减少不均 匀沉降的有效措施之一。
07.11.2020
（1）地基主要受力层为软土。由于软土的抗剪强 度低，因而能够承受的剪应力值很小。
（2）厚度不超过基础底面宽度之半的薄压缩层地 基。这时地基中产生附加应力集中现象，剪应力很小。
（3）基底下塑性区相应较大时。
（4）支承在桩上的连续基础，可以用弹簧体系来 代替群桩。
07.11.2020
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3.3.2 弹性半空间地基模型
（1）具有较大的基础底面积，因此能承担较大 的建筑物荷载，易于满足地基承载强建筑物的
整体刚度，有利于减小不均匀沉降及提高建筑物的
抗震性能；
（3）对于箱形基础和设置了地下室的筏板基础，
可以有效地提高地基承载力，并能以挖去的土重补
偿建筑物的部分（或全部）重量。
07.11.2020
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基础工程课件
结论：基础刚度愈大，其挠曲愈小，则上部结构的次 应力也愈小。因此，对高压缩性地基上的框架结构，基础 刚度一般宜刚而不宜柔；而对柔性结构，在满足允许沉降 值的前提下，基础刚度宜小不宜大，而且不一定需要采用 连续基础。
刚性结构指的是烟囱、水塔、高炉、筒仓这类刚度很 大的高耸结构物，其下常为整体配置的独立基础。当地基 不均匀或在邻近建筑物荷载或地面大面积堆载的影响下， 基础转动倾斜，但几乎不会发生相对挠曲。
3.1 概述 3.2 地基、基础与上部结构相互作用
的概念 3.3 地基计算模型 3.4 文克勒地基上梁的计算 3.6 柱下条形基础 3.8 筏形基础与箱形基础
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3.1 概述
柱下条形基础、交叉条形基础、筏板基础和箱 形基础统称为连续基础。
连续基础的特点：
对这类结构的地基变形虽然限制较宽，但仍然不允许基础
出现过量的沉降或沉降差。
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基础工程课件
不均匀沉降会引起较大附加应力的结构，称为敏感性 结构，例如砖石砌体承重结构和钢筋混凝土框架结构。敏 感性结构对基础间的沉降差较敏感，很小的沉降差异就足 以引起可观的附加应力，因此，若结构本身的强度贮备不 足，就很容易发生开裂现象。
（3）理想弹塑性模型
（4）非线性弹性模型
E-μ模型（邓肯-张、Duncan-Chang、双曲线）
K-G模型
（5）弹塑性模型
剑桥模型（Cam-Clay）——用于粘土
莱特-邓肯模型（Lade-Duncan）——用于砂土
（60）7.11粘.202弹0 性模型
基础工程课件
在下述情况下，可以考虑采用文克勒地基模型：
土的应力应变特性：非线性、弹塑性、土的 各向异性、结构性、流变性、 剪胀性。
影响土应力应变关系的应力条件：应力水平、应力 路径、应力历史。
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基础工程课件
（1）线弹性模型 文克勒地基模型，弹性半空间地基 模型，有限压缩层地基模型。
（2）刚塑性模型 用于地基承载力、边坡
稳定、土压力等计算。
07.11.2020
基础工程课件
如果地基土的压缩性很低，基础的不均匀 沉降很小，则考虑地基-基础-上部结构三者相 互作用的意义就不大。因此，在相互作用中起 主导作用的是地基，其次是基础，而上部结构 则是在压缩性地基上基础整体刚度有限时起重 要作用的因素。
07.11.2020
基础工程课件
3.3 地基计算模型
基础工程课件
连续基础一般可看成是地基上的受弯构件— —梁或板。它们的挠曲特征、基底反力和截面内 力分布都与地基、基础以及上部结构的相对刚度 特征有关。因此，应该从三者相互作用的观点出 发，采用适当的方法进行地基上梁或板的分析与 设计。
07.11.2020
基础工程课件
3.2 地基、基础与上部结构相互作用的概念
弹性半空间地基模型将地基视为均质的线性 变形半空间，并用弹性力学公式求解地基中的附 加应力或位移。此时，地基上任意点的沉降与整 个基底反力以及邻近荷载的分布有关。
07.11.2020
基础工程课件
根据布辛奈斯克（Boussinesq）解，在弹性半
空间表面上作用一个竖向集中力P时，半空间表面
上离竖向集中力作用点距离为r处的地基表面沉降s
为：
P1 2
s
E0r
对于均布矩形荷载p0作用下矩形面积中心点 的沉降，可以通过对上式积分求得：
s2 (1 E 02) lln bll2b 2bln llb 2b 2 p 0
07.11.2020
基础工程课件
沉降系数
s ii1 p 1 f1i2 p 2f2 in p nfn niR jj j 1
以屋架-柱-基础为承重体系的木结构和排架结构是典
型的柔性结构。由于屋架铰接于柱顶，这类结构对基础的
不均匀沉降有很大的顺从性，故基础间的沉降差不会在主
体结构中引起多少附加应力。但是，高压缩性地基上的排
架结构会因柱基不均匀沉降而出现围护结构的开裂，以及
其他结构上和使用功能上的问题（详见2.4.3节）。因此，
基础工程课件
坐落在均质地基上的多层多跨框架结构，其沉降规律 通常是中部大、端部小。这种不均匀沉降不仅会在框架中 产生可观的附加弯矩，还会引起柱荷载重分配现象，这种 现象随着上部结构刚度增大而加剧。对一8跨15层框架结构 的相互作用分析表明，边柱荷载增加了40%，而内柱则普遍 卸载，中柱卸载可达10%。由此可见，对于高压缩性地基上 的框架结构，按不考虑相互作用的常规方法设计，结果常 使上部结构偏于不安全。
3.2.1 地基与基础的相互作用 此处把刚性基础能跨越基
底中部，将所承担的荷载相对
1.基底反力的分布规律
集中地传至基底边缘的现象叫
做基础的“架越作用”。
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基础工程课件
3.2.2 地基变形对上部结构的影响
整个上部结构对基础不均匀沉降或挠曲的抵抗能力， 称为上部结构刚度，或称为整体刚度。根据整体刚度的大 小，可将上部结构分为柔性结构、敏感性结构和刚性结构 三类。
上部结构的刚度愈大，其调整不均匀沉降的能力就愈 强。因此，可以通过加大或加强结构的整体刚度以及在建 筑、结构和施工等方面采取适当的措施（详见2.8节）来 防止不均匀沉降对建筑物的损害。对于采用单独柱基的框 架结构，设置基础梁（地梁）是加大结构刚度、减少不均 匀沉降的有效措施之一。
07.11.2020
（1）地基主要受力层为软土。由于软土的抗剪强 度低，因而能够承受的剪应力值很小。
（2）厚度不超过基础底面宽度之半的薄压缩层地 基。这时地基中产生附加应力集中现象，剪应力很小。
（3）基底下塑性区相应较大时。
（4）支承在桩上的连续基础，可以用弹簧体系来 代替群桩。
07.11.2020
基础工程课件
3.3.2 弹性半空间地基模型
（1）具有较大的基础底面积，因此能承担较大 的建筑物荷载，易于满足地基承载强建筑物的
整体刚度，有利于减小不均匀沉降及提高建筑物的
抗震性能；
（3）对于箱形基础和设置了地下室的筏板基础，
可以有效地提高地基承载力，并能以挖去的土重补
偿建筑物的部分（或全部）重量。
07.11.2020
07.11.2020
基础工程课件
结论：基础刚度愈大，其挠曲愈小，则上部结构的次 应力也愈小。因此，对高压缩性地基上的框架结构，基础 刚度一般宜刚而不宜柔；而对柔性结构，在满足允许沉降 值的前提下，基础刚度宜小不宜大，而且不一定需要采用 连续基础。
刚性结构指的是烟囱、水塔、高炉、筒仓这类刚度很 大的高耸结构物，其下常为整体配置的独立基础。当地基 不均匀或在邻近建筑物荷载或地面大面积堆载的影响下， 基础转动倾斜，但几乎不会发生相对挠曲。