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与方法基本相同,只就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、圆柱形与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,就是整个或局部结构物下的无筋或配筋基础。一般就是指结构柱基,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、1 基础设计所需资料、设计内容与步骤

3、1、1 独立基础设计所需资料

(1)建筑场地的地地形图

(2)岩土工程勘察成果报告

(3)建筑物平面图、立面图,荷载,特殊结构物布置与标高

(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、材料与平面布置;

(2)确定基础的埋置深度;

(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:就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,如采取改变基础埋置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

基础埋置深度确定原则(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。

即:在大于最小埋深的条件下选择最浅的高承载力地层作为持力层。

3、2、1桥涵明挖基础最小埋深与基础埋置深度

(1)为了保证持力层稳定的最小埋深

➢不埋置在不稳定的地表层(旱地、无水流冲刷处或设有铺砌防护

层时,应在地面以下2m以下,困难情况时不得小于1m)

(2)有水流冲刷时基础埋深应考虑水流的冲刷作用

一般冲刷深度:河床面在水流冲刷后下降的深度

局部冲刷深度:在一般冲刷的同时由于墩台的阻水作用在墩台周围形成的附加冲刷深度

冲刷总深度:一般冲刷深度+局部冲刷深度

安全值的考虑(见教材表3-1)

(3)寒冷地区土的冻胀融陷与基础埋深关系

土的标准冻结深度:地表无积雪与草皮覆盖时,多年实测最大冻深的平局值

➢为保证建筑物不受冻胀,基底应埋置在冻结线以下一定深度

➢冻胀及强冻胀土,应在冻胀线以下不少于0、25m,弱冻胀土不小于冻结深度的80%

➢涵洞基础出入口及两端洞口向内各2m范围内基底应埋置于冻结线以下0、25m

概念:土的标准冻结深度→多年实测最大冻深的平均值。

满足以上3条规定的基础埋深为最小埋深,它就是保证基础安全的先决条件与最低要求。合适的持力层要在最小埋深以下的各土层中寻找。

综合考虑各种因素,得出可以比较的具体数值之后,再作出判断。

3、2、2 建筑基础埋置深度的选择

受下列因素影响:

(1)建筑物的类型与用途

➢有地下室、地下管沟与设备基础时,基础埋深要局部或整个加深(注意刚性基础刚性角的控制要求)

➢对沉降敏感的建筑物应将基础埋置在较坚实的土层上

➢基础需要不同埋深时,应采用台阶形基础,由浅入深

➢地下管线通过基础时,基础应保留足够的空隙

➢相邻建筑基础存在高差时,应保持基础之间的净距(相邻基础底面高差的1~2倍),否则应采取相应的支护措施

(2)作用在基础上的荷载大小与性质

➢承受较大竖向荷载的基础应选择好的持力层

➢承受水平荷载的基础应考虑埋深抗滑

➢承受拉拔荷载的基础应考虑埋深抗拔

➢地震区避免液化土作持力层

(3)工程地质条件与水文地质条件

应选择具有足够强度、稳定可靠的地层作为持力层

➢地基土在深度方向上均匀

➢地基由两层土组成,上层土性差,下层土性好

➢地基由两层土组成,上层土性好,下层土性差

➢应尽可能讲基础置于地下水位以上,注意排水及围护

➢注意持力层下的承压水,避免破坏隔水层

(4)地基土的冻胀与融陷的影响

3、3 基础上的荷载

基础上的荷载:作用于基础上的各种荷载所组成的合力

计算荷载:基础上实际可能同时出现的荷载组合

荷载取值方法:

(1)容许应力设计法(工作应力设计法)(铁路公路)

(2)极限状态设计法(可靠度设计法)(房建)

计算荷载=主要荷载+附加荷载+特殊荷载

3、3、1 主要荷载

3、3、1、1恒载(始终作用在结构上,且任何时候都要考虑的一类荷载)

(1)结构自重

(2)浮力(注意在验算稳定性时与验算基底应力、偏心时的区别)

(3)土压力

(4)预应力(提高材料强度与刚度,防止裂缝出现)

(5)混凝土收缩与徐变

3、3、1、2活载

(1)铁路列车重量

(2)公路活载

(3)离心力

(4)冲击力

(5)列车活载所产生的土压力

(6)人行道荷载

3、3、2附加荷载

(1)制动力或牵引力

(2)风力

(3)列车横向摇摆力

(4)流水压力

(5)冰压力

(6)温度变化的影响

(7)冻胀力

3、3、3特殊荷载

(1)船只或排筏撞击力

(2)地震作用

(3)施工荷载

3、3、4荷载组合原则

各种荷载,其特性与出现几率不同,不会全部同时作用在结构上,或者不就是同时出现最大值,它们对结构的强度、刚度与稳定性三方面的