土木(建筑)基础工程第三章连续基础PPT课件

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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
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3.2 地基、基础与上部结构相互作用的概念
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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（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。
（1）具有较大的基础底面积，因此能承担较大 的建筑物荷载，易于满足地基承载力的要求；
（2）连续基础的连续性可以大大加强建筑物的
整体刚度，有利于减小不均匀沉降及提高建筑物的
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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。
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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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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。
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，
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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。
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3.3 地基计算模型
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。
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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
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沉降系数
s ii1 p 1 f1i2 p 2f2 in p nfn niR jj j 1
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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。
（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。
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3.3.2 弹性半空间地基模型
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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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。
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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。
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
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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：
（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
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在下述情况下，可以考虑采用文克勒地基模型：
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。
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