基础工程导论
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最不利荷载组合——组合起来的荷载，应产生相应最大力 学效能。不同的验算内容将由不同的最不利荷载组合控制 设计，应分别按不同的最不利荷载进行验算。 例： 用容许应力法设计时产生最大应力的荷载组合；
滑动稳定验算时产生最小滑动安全系数的荷载组合。
最不利荷载的考虑方法及影响因素： 车辆荷载布置——活载（车辆荷载）排列位置在纵横方向 可变，影响各支座传递给墩台及基础支座反力分配数值， 及台后由车辆荷载引起的侧压力大小。车辆荷载位置对确 定最不利荷载组合起着支配作用，不同验算项目（强度、 偏心距及稳定性等），有其相应的最不利荷载组合，应分 别进行验算。 荷载作用方向——许多可变荷载作用方向在水平投影面上 可以分解为纵桥向和横桥向，一般需按两个方向进行地基 与基础的计算，并考虑最不利荷载组合，比较最不利者控 制设计。桥梁地基与基础多数情况下为纵桥向控制设计， 但对于有较大横桥向水平力（风力、撞击力和水压力等） 作用时，需进行横桥向计算，可能为横桥向控制设计。
按照各种荷载的特性及出现的机率不同，在进行地基 与基础设计时，应根据可能同时出现的作用荷载进行组合， 荷载组合的种类，在桥梁通用规范里有具体规定。 基础结构设计的作用及其效应组合
按承载能力极限状态要求，结构构件自身承载力及稳定
性应采用作用效应基本组合和偶然组合进行验算。 [1] 基本组合——承载力验算时作用效应组合表达式、结构 重要性系数、各效应的分项系数及效应组合系数按《公路 桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）采用，稳定验算时
作用效应组合值应小于或等于相应的抗力——地基承载力
容许值或单桩承载力容许值。 当采用作用短期效应组合时，其中可变作用的频遇值系 数均取1.0，且汽车荷载应计入冲击系数；（填料厚度（包 括路面厚度）≥0.5m的拱桥、涵洞、重力式桥台，其地基计 算可不计入汽车冲击系数）
当采用作用效应偶然组合时，组合表达式按前述基础结 构设计采用，但不考虑结构重要性系数，作用分项系数、 频遇值系数、准永久值系数均取1.0。
2．基础工程设计和施工所需的资料及计算荷 载的确定
基础工程设计和施工需要的资料 上部结构形式
荷载性质 地质地形条件
水文条件 设计、施工要求 材料供应条件
主要应掌握的地质、水文、地形等资料如p.3表1-1所列
• 上部结构资料：桥位平面图、上部结构及墩台形式、总体 构造形式等。 桥位平面图主要反映的内容 桥位地形、地物（不良地质现象、弯道、主支流会合、
当基础结构需要进行正常使用极限状态设计时，作用短
期效应组合和长期效应组合表达式、频遇值系数、准永久 值系数均应按《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004） 确定。
地基竖向承载力验算，传至基底或承台底面的作用效应 应按正常使用极限状态的短期效应组合采用，同时尚应考 虑作用效应的偶然组合（不包括地震作用）。
桥跨（上部结构）
桥墩（下部结构）
基础（下部结构） 地基 地基
桥梁建筑体系的组成
基础 • 功能：承受上部结构及自身重量并将其传递给地基； • 主要形式：浅基础、深基础、（深水基础）（图1-1） 。 地基
• 功能：承受基础传来的荷载（基础下受结构物影响的部分
土体，图1-1）； • 主要形式：天然地基、人工地基。 地基与基础设计的重要性 隐蔽性 复杂性 工程造价
SQ1k ：除偶然作用外，第一个可变作用标准值效应，该标
准值效应大于其它任意第j个可变作用标准值效应；
SQjk：其它第j个可变作用标准值效应； Ψ11：第一个可变作用的频遇值系数，按《公路桥涵设计通 用规范》（JTG D60-2004）采用，稳定验算时取1.0 ； Ψ2j：其它第j个可变作用的准永久值系数，按《公路桥涵设 计通用规范》（JTG D60-2004）采用，稳定验算时取1.0 ； γGi、γ0：相应作用效应的分项系数，均取1.0。
计算基础沉降时，传至基底的作用效应应按正常使用极
限状态下作用长期效应组合采用，该组合为直接施加于结 构上的永久作用标准值（不包括混凝土收缩及徐变作用、 基础变位作用）和可变作用准永久值（仅指汽车荷载和人 群荷载）引起的效应。
荷载组合中的注意事项 考虑汽车制动力时，不计支座摩阻力、流水压力、冰压
支座摩阻力；
偶然荷载：特定条件下产生的荷载（地震、撞击力等）
• 浮力确定原则 透水性地基上的桥梁墩台基础
基础稳定验算：采用设计水位时的浮力；
基底压力计算：按低水位计算水的浮力或不考虑浮力 作用。 基底与地基接触良好的不透水地基上的墩台基础：不考 虑水的浮力作用；
地基透水性不能确定的情况：以透水与不透水两种情况
程结构设计是一种发展趋势。可靠性分析设计又称概率极
限状态设计。 • 结构可靠性概念——指系统在规定的时间内在规定的条件 下完成预定功能的概率。系统不能完成预定功能的概率即 是失效概率。 • 概率极限状态设计法的应用——在结构工程领域已应用概 率极限状态设计原则，桥涵地基基础设计规范等均还未采 用极限状态设计法，而采用总安全系数法。
质）；
覆盖层（厚度、分布情况、土层变化）； 不良地质现象。 • 土质调查资料 土的类别、土的物理力学性质、外观描述，完整性及风
化程度；
地下水情况； 其他（冻土、特殊土等）
• 河流水文资料
最高洪水位——设计洪水频率； 低水位——设计洪水频率； 常年水位（流量、流速、流向）； 冲刷深度——河床的稳定性（一般冲刷深度、最大冲刷
力；考虑支座摩阻力时不计汽车制动力；
考虑冰压力时，不考虑制动力、流水压力；考虑流水压 力时，不考虑汽车制动力、冰压力； 地震力、撞击力、施工荷载三者不同时考虑，地震力与 恒载和可变荷载的组合方法，可参见各种抗震规范。
最不利荷载设计原则
为保证地基与基础满足在强度、稳定性、变形等方面 的要求，应根据建筑物所在地区的各种条件和结构特性， 按其可能出现的最不利荷载组合情况进行验算。
深度）。பைடு நூலகம்
计算荷载的确定 • 荷载的分类 恒载：长期作用的荷载（自重、土重、土压力、静水压力 、浮力、预应力等）；
可变荷载：经常作用而作用位置及大小可变的荷载；
活载（基本可变荷载） ：汽车荷载（包括由其引起的 冲击力、离心力、土压力）、人群荷载、平板挂 车或履带车荷载（包括由其引起的土压力）； 其他可变荷载：制动力、风力、冰压力、流水压力、
河岔、河心洲、活动沙洲）；
洪水泛滥线、主河槽及河床位置。 上部结构及墩台形式 上部结构形式（静定结构、超静定结构）； 跨径（与恒载、活载的大小及布置有关）；
墩台结构形式、各部尺寸（与基础形状、布置有关）。
• 工程地质勘测资料 地质构造； 地层岩性（地质年代、成因、层序、分布规律、工程性
具有强烈的区域性特征，需要丰富的工程实践经验；
注意规范的使用，尤其是不要混用不同体系的规范。
各项系数均取1.0。
[2] 偶然组合（不包括地震作用）——作用效应组合表达式：
n m 0 S ad 0 Gi SGik γa S sk 11SQ1k 2 j SQjk i 2 i 1 γ0：结构重要性系数， γ0=1.0；
Sad：承载能力极限状态下作用偶然组合的效应组合值； SGik：第i个永久作用标准值效应； Ssk：偶然作用标准值效应；
工程进度的影响
地基的特点
1） 隐蔽性；
2） 离散性； 3） 低强度； 4） 变形复杂。
基础的特点
1） 普遍性；
2） 复杂性；
3） 隐蔽性； 4） 工程造价； 5） 后果的严重性。
本课程重点内容
天然地基浅基础
桩基础 沉井基础
设计依据
《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007） 《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）
经济合理。
考虑地基、基础、墩台及上部结构整体作用 • 地基、基础、墩台及上部结构的相互作用 地基→基础、墩台和上部结构（地基的变形引起基 础、墩台和上部结构的变形） 基础→上部结构（不同类型的基础影响上部结构的受 力和工作） 上部结构→地基、基础（上部结构的力学特征对基础 的类型与地基的强度、变形和稳定条件提出相 应的要求） 例：地基和基础不均匀沉降对超静定上部结构影响较大； 上部结构、墩台结构型式具有调整地基基础受力条 件，改善位移情况的能力。
与其他荷载组合，按最不利原则确定浮力的取用与否；
桩基础承台底面的浮力 桩端未进入不透水层按承台底总面积考虑浮力作用； 桩端嵌入岩基并灌注混凝土：按承台净面积考虑浮力作
用。
水下部分容重计算 水下墩台或基础——墩台或基础的浮容重； 回填土——土的浮容重（土的有效重度）。
• 荷载组合原则（新规范）
• 考虑共同工作进行地基基础设计的原则 基础工程设计应紧密结合上部结构、墩台的特性和要求 进行；
上部结构的设计应充分考虑地基的特点；
全面分析建筑物整体和各组成部分的设计可行性、安全 和经济性； 把强度、变形和稳定与现场条件、施工条件结合起来， 全面分析，综合考虑。
基础工程极限状态设计 • 概率极限状态设计法基本概念——应用可靠度理论进行工
3．基础工程设计计算应注意的事项
基础工程设计计算的原则 • 基础工程设计计算的基本原则 基础底面的压力小于地基的容许承载力； 地基及基础的变形值小于建筑物要求的沉降值；
地基及基础的整体稳定性有足够保证；
基础本身的强度满足要求。 • 地基与基础方案选择的原则 使用安全可靠； 施工技术简便；
基 础 工 程
课程主要内容
内 容
第1章： 导论 第2章：天然地基上的浅基础
课时安排 难易程度
重要度
第3章：桩基础
第4章：桩基础的设计计算 第5章：沉井基础及地下连续墙 第6章：几种特殊土地基上的基 础工程
2 10 10 10 8 2
■ ■■ ■■ ■■■ ■■ ■
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地基基础设计与上部结构设计在荷载计算，材料强度，结构 安全度产生不协调的情况。
4. 基础工程的发展概况 (p.7~9)
感性认识阶段 独立学科形成阶段 现代独立学科 今后的发展
赵州桥
江阴长江大桥北锚碇基础
5. 本课程的特点和学习要求
土木工程专业主干课程，各类地基和基础的设计与施工； 涉及工程地质、土力学、结构设计与施工等课程，综合性、 理论性和实践性强； 除基本理论知识外，引入大量相关技术要求和具体规定； 注意掌握基本原理和方法，通过习题和课程设计培养自己 解决实际问题的能力；
第一章：导 论
1. 概述
2. 基础工程设计和施工所需的资料及计算荷载的确定 3. 基础工程设计计算应注意的事项 4. 基础工程学科发展概况
1．概 述
• 完整的建筑体系包含上部结构、基础和地基三个部分 ；
• 上部结构是完成设计预定功能的主体结构；
• 基础指建筑物下部与地基直接接触的结构部件； • 地基指建筑物下方承受建筑物荷载并维持建筑物稳定的岩 土体。
滑动稳定验算时产生最小滑动安全系数的荷载组合。
最不利荷载的考虑方法及影响因素： 车辆荷载布置——活载（车辆荷载）排列位置在纵横方向 可变，影响各支座传递给墩台及基础支座反力分配数值， 及台后由车辆荷载引起的侧压力大小。车辆荷载位置对确 定最不利荷载组合起着支配作用，不同验算项目（强度、 偏心距及稳定性等），有其相应的最不利荷载组合，应分 别进行验算。 荷载作用方向——许多可变荷载作用方向在水平投影面上 可以分解为纵桥向和横桥向，一般需按两个方向进行地基 与基础的计算，并考虑最不利荷载组合，比较最不利者控 制设计。桥梁地基与基础多数情况下为纵桥向控制设计， 但对于有较大横桥向水平力（风力、撞击力和水压力等） 作用时，需进行横桥向计算，可能为横桥向控制设计。
按照各种荷载的特性及出现的机率不同，在进行地基 与基础设计时，应根据可能同时出现的作用荷载进行组合， 荷载组合的种类，在桥梁通用规范里有具体规定。 基础结构设计的作用及其效应组合
按承载能力极限状态要求，结构构件自身承载力及稳定
性应采用作用效应基本组合和偶然组合进行验算。 [1] 基本组合——承载力验算时作用效应组合表达式、结构 重要性系数、各效应的分项系数及效应组合系数按《公路 桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）采用，稳定验算时
作用效应组合值应小于或等于相应的抗力——地基承载力
容许值或单桩承载力容许值。 当采用作用短期效应组合时，其中可变作用的频遇值系 数均取1.0，且汽车荷载应计入冲击系数；（填料厚度（包 括路面厚度）≥0.5m的拱桥、涵洞、重力式桥台，其地基计 算可不计入汽车冲击系数）
当采用作用效应偶然组合时，组合表达式按前述基础结 构设计采用，但不考虑结构重要性系数，作用分项系数、 频遇值系数、准永久值系数均取1.0。
2．基础工程设计和施工所需的资料及计算荷 载的确定
基础工程设计和施工需要的资料 上部结构形式
荷载性质 地质地形条件
水文条件 设计、施工要求 材料供应条件
主要应掌握的地质、水文、地形等资料如p.3表1-1所列
• 上部结构资料：桥位平面图、上部结构及墩台形式、总体 构造形式等。 桥位平面图主要反映的内容 桥位地形、地物（不良地质现象、弯道、主支流会合、
当基础结构需要进行正常使用极限状态设计时，作用短
期效应组合和长期效应组合表达式、频遇值系数、准永久 值系数均应按《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004） 确定。
地基竖向承载力验算，传至基底或承台底面的作用效应 应按正常使用极限状态的短期效应组合采用，同时尚应考 虑作用效应的偶然组合（不包括地震作用）。
桥跨（上部结构）
桥墩（下部结构）
基础（下部结构） 地基 地基
桥梁建筑体系的组成
基础 • 功能：承受上部结构及自身重量并将其传递给地基； • 主要形式：浅基础、深基础、（深水基础）（图1-1） 。 地基
• 功能：承受基础传来的荷载（基础下受结构物影响的部分
土体，图1-1）； • 主要形式：天然地基、人工地基。 地基与基础设计的重要性 隐蔽性 复杂性 工程造价
SQ1k ：除偶然作用外，第一个可变作用标准值效应，该标
准值效应大于其它任意第j个可变作用标准值效应；
SQjk：其它第j个可变作用标准值效应； Ψ11：第一个可变作用的频遇值系数，按《公路桥涵设计通 用规范》（JTG D60-2004）采用，稳定验算时取1.0 ； Ψ2j：其它第j个可变作用的准永久值系数，按《公路桥涵设 计通用规范》（JTG D60-2004）采用，稳定验算时取1.0 ； γGi、γ0：相应作用效应的分项系数，均取1.0。
计算基础沉降时，传至基底的作用效应应按正常使用极
限状态下作用长期效应组合采用，该组合为直接施加于结 构上的永久作用标准值（不包括混凝土收缩及徐变作用、 基础变位作用）和可变作用准永久值（仅指汽车荷载和人 群荷载）引起的效应。
荷载组合中的注意事项 考虑汽车制动力时，不计支座摩阻力、流水压力、冰压
支座摩阻力；
偶然荷载：特定条件下产生的荷载（地震、撞击力等）
• 浮力确定原则 透水性地基上的桥梁墩台基础
基础稳定验算：采用设计水位时的浮力；
基底压力计算：按低水位计算水的浮力或不考虑浮力 作用。 基底与地基接触良好的不透水地基上的墩台基础：不考 虑水的浮力作用；
地基透水性不能确定的情况：以透水与不透水两种情况
程结构设计是一种发展趋势。可靠性分析设计又称概率极
限状态设计。 • 结构可靠性概念——指系统在规定的时间内在规定的条件 下完成预定功能的概率。系统不能完成预定功能的概率即 是失效概率。 • 概率极限状态设计法的应用——在结构工程领域已应用概 率极限状态设计原则，桥涵地基基础设计规范等均还未采 用极限状态设计法，而采用总安全系数法。
质）；
覆盖层（厚度、分布情况、土层变化）； 不良地质现象。 • 土质调查资料 土的类别、土的物理力学性质、外观描述，完整性及风
化程度；
地下水情况； 其他（冻土、特殊土等）
• 河流水文资料
最高洪水位——设计洪水频率； 低水位——设计洪水频率； 常年水位（流量、流速、流向）； 冲刷深度——河床的稳定性（一般冲刷深度、最大冲刷
力；考虑支座摩阻力时不计汽车制动力；
考虑冰压力时，不考虑制动力、流水压力；考虑流水压 力时，不考虑汽车制动力、冰压力； 地震力、撞击力、施工荷载三者不同时考虑，地震力与 恒载和可变荷载的组合方法，可参见各种抗震规范。
最不利荷载设计原则
为保证地基与基础满足在强度、稳定性、变形等方面 的要求，应根据建筑物所在地区的各种条件和结构特性， 按其可能出现的最不利荷载组合情况进行验算。
深度）。பைடு நூலகம்
计算荷载的确定 • 荷载的分类 恒载：长期作用的荷载（自重、土重、土压力、静水压力 、浮力、预应力等）；
可变荷载：经常作用而作用位置及大小可变的荷载；
活载（基本可变荷载） ：汽车荷载（包括由其引起的 冲击力、离心力、土压力）、人群荷载、平板挂 车或履带车荷载（包括由其引起的土压力）； 其他可变荷载：制动力、风力、冰压力、流水压力、
河岔、河心洲、活动沙洲）；
洪水泛滥线、主河槽及河床位置。 上部结构及墩台形式 上部结构形式（静定结构、超静定结构）； 跨径（与恒载、活载的大小及布置有关）；
墩台结构形式、各部尺寸（与基础形状、布置有关）。
• 工程地质勘测资料 地质构造； 地层岩性（地质年代、成因、层序、分布规律、工程性
具有强烈的区域性特征，需要丰富的工程实践经验；
注意规范的使用，尤其是不要混用不同体系的规范。
各项系数均取1.0。
[2] 偶然组合（不包括地震作用）——作用效应组合表达式：
n m 0 S ad 0 Gi SGik γa S sk 11SQ1k 2 j SQjk i 2 i 1 γ0：结构重要性系数， γ0=1.0；
Sad：承载能力极限状态下作用偶然组合的效应组合值； SGik：第i个永久作用标准值效应； Ssk：偶然作用标准值效应；
工程进度的影响
地基的特点
1） 隐蔽性；
2） 离散性； 3） 低强度； 4） 变形复杂。
基础的特点
1） 普遍性；
2） 复杂性；
3） 隐蔽性； 4） 工程造价； 5） 后果的严重性。
本课程重点内容
天然地基浅基础
桩基础 沉井基础
设计依据
《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007） 《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）
经济合理。
考虑地基、基础、墩台及上部结构整体作用 • 地基、基础、墩台及上部结构的相互作用 地基→基础、墩台和上部结构（地基的变形引起基 础、墩台和上部结构的变形） 基础→上部结构（不同类型的基础影响上部结构的受 力和工作） 上部结构→地基、基础（上部结构的力学特征对基础 的类型与地基的强度、变形和稳定条件提出相 应的要求） 例：地基和基础不均匀沉降对超静定上部结构影响较大； 上部结构、墩台结构型式具有调整地基基础受力条 件，改善位移情况的能力。
与其他荷载组合，按最不利原则确定浮力的取用与否；
桩基础承台底面的浮力 桩端未进入不透水层按承台底总面积考虑浮力作用； 桩端嵌入岩基并灌注混凝土：按承台净面积考虑浮力作
用。
水下部分容重计算 水下墩台或基础——墩台或基础的浮容重； 回填土——土的浮容重（土的有效重度）。
• 荷载组合原则（新规范）
• 考虑共同工作进行地基基础设计的原则 基础工程设计应紧密结合上部结构、墩台的特性和要求 进行；
上部结构的设计应充分考虑地基的特点；
全面分析建筑物整体和各组成部分的设计可行性、安全 和经济性； 把强度、变形和稳定与现场条件、施工条件结合起来， 全面分析，综合考虑。
基础工程极限状态设计 • 概率极限状态设计法基本概念——应用可靠度理论进行工
3．基础工程设计计算应注意的事项
基础工程设计计算的原则 • 基础工程设计计算的基本原则 基础底面的压力小于地基的容许承载力； 地基及基础的变形值小于建筑物要求的沉降值；
地基及基础的整体稳定性有足够保证；
基础本身的强度满足要求。 • 地基与基础方案选择的原则 使用安全可靠； 施工技术简便；
基 础 工 程
课程主要内容
内 容
第1章： 导论 第2章：天然地基上的浅基础
课时安排 难易程度
重要度
第3章：桩基础
第4章：桩基础的设计计算 第5章：沉井基础及地下连续墙 第6章：几种特殊土地基上的基 础工程
2 10 10 10 8 2
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地基基础设计与上部结构设计在荷载计算，材料强度，结构 安全度产生不协调的情况。
4. 基础工程的发展概况 (p.7~9)
感性认识阶段 独立学科形成阶段 现代独立学科 今后的发展
赵州桥
江阴长江大桥北锚碇基础
5. 本课程的特点和学习要求
土木工程专业主干课程，各类地基和基础的设计与施工； 涉及工程地质、土力学、结构设计与施工等课程，综合性、 理论性和实践性强； 除基本理论知识外，引入大量相关技术要求和具体规定； 注意掌握基本原理和方法，通过习题和课程设计培养自己 解决实际问题的能力；
第一章：导 论
1. 概述
2. 基础工程设计和施工所需的资料及计算荷载的确定 3. 基础工程设计计算应注意的事项 4. 基础工程学科发展概况
1．概 述
• 完整的建筑体系包含上部结构、基础和地基三个部分 ；
• 上部结构是完成设计预定功能的主体结构；
• 基础指建筑物下部与地基直接接触的结构部件； • 地基指建筑物下方承受建筑物荷载并维持建筑物稳定的岩 土体。