天然地基上浅基础设计6学时讲课教案Word格式文档下载.docx

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分为三级：

甲级、乙级、丙级

三、地基基础设计一般规定

三项基本原则

五项基本规定

四、荷载取值与抗力限值

第二节浅基础的类型

1．掌握无筋扩展基础与扩展基础的概念和特点。

2．了解柱下钢筋混凝土条形基础、高层结构筏形基础、岩土锚杆基础、箱形基础和壳体基础的概念和特点。

一、无筋扩展基础

刚性基础构造示意图

1、砖基础

“二皮一收”砌法和“二、一间隔收法”

台阶宽高比允许值

2、毛石基础

3、三合土基础

4、灰土基础

5、混凝土和毛石混凝土基础

二、扩展基础

1、柱下独立基础

2、墙下条形基础

三、柱下钢筋混凝土条形基础

四、高层结构筏型基础

平板式和梁板式

五、岩石锚杆基础

六、其他基础形式

1、箱形基础

2、壳体基础

第三节基础埋置深度的确定

掌握基础埋置深度的确定。

一、工程地质条件及地下水的情况

二、建筑物条件

三、作用于地基上荷载的大小和性质

四、相邻建筑物的基础埋深

五、地基土冻融和融陷的影响

1．地基土冻结的危害

2．地基冻胀性分类

3．季节性冻土地基的设计冻深

4．基础最小埋深

5．防止冻害的措施

教学辅助资料

多媒体课件

第四节确定地基承载力特征值

1．了解载荷试验、静力触探试验和标贯试验原理；

2．掌握按上述原位试验确定地基承载力；

3．能够按地基规范确定地基承载力。

4．能够按地基规范确定地基承载力。

一、按原位测试成果确定地基承载力

【基本内容】

按载荷试验和静力触探试验确定地基承载力的优点——避免了钻探取样以及由此引起的对土样扰动的影响。

（一）载荷试验法

现场载荷试验——在建造建筑物的场地上先挖一试坑，再在试坑的底板放一荷载板，并在其上安装加荷及量测设备等。

然后逐级加荷并测读相应的沉降量，绘出P～S曲线。

最后从P～S曲线中得到极限荷载Pu。

根据《建筑地基基础设计规范》的规定，通过荷载试验得出P～S曲线后，可按下述方法确定地基承载力基本值：

①当P～S曲线有明确的比例界限时，取该比例极限所对应的荷载值P0作为地基承载力特征值fak；

②当极限荷载能Pu小于对应比例界限荷载P0值的2倍时，取极限荷载值Pu的一半作为地基承载力fak；

③不能按上述两点确定时，可按限制沉降量取值。

当承压板面积为0.25～0.50m2，可采用[S]＝0.01b～0.015b所对应的荷载值作为地基承载力特征值fak，但其值不应大于最大加载量的一半。

规范规定，同一土层参加统计的试验点不应少于三点，基本值的极差（最大值与最小值之间的差值）不得超过平均值的30％，当符合以上规定时取其平均值作为该土层地基承载力特征值fak。

（二）静力触探试验法

——就是用静压力将装有探头的触探器压入土中，通过压力传感器及电阻应变仪测出

土层对探头的贯入阻力。

探头贯入阻力的大小直接反映了土的强度的大小，因而通常把贯入阻力与荷载试验所得到的地基容许承载力建立相应的关系，从而即可按照实测的贯入阻力确定地基的容许承载力值。

（三）标准贯入试验法

标准贯入试验的主要设备为标准贯入器。

它是由外径为51mm、内径为35mm的对口取土管组成的。

试验时，先行钻孔，再把上端接有钻杆的标准贯入器放至孔底，然后用质量为63.5kg的锤，以76cm的高度自由下落将贯入器先击入土中15cm，然后测记续打30cm的锤击数N、，该击数N、称为标准贯入击数。

二、按地基规范确定地基承载力

式中fa——修正后的地基承载力特征值，kPa；

fak——地基承载力特征值；

ηb、ηd——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别查表；

γ——基础底面以下土的重度，kN/m3，地下水位以下取有效重度；

b——基础底面宽度，m，当宽度小于3m按3m计，大于6m按6m计；

γ0——基础底面以上土的加权平均重度，kN/m3，地下水位以下取有效重度；

d——基础埋置深度，m。

【讨论】基础埋置深度d一般自室外地面标高算起。

在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。

对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；

当采用独立基础或条形基础时，应从室内地下室地面标高算起。

三、按地基土体强度指标计算

（一）计算指标的确定

根据土的抗剪强度指标计算地基承载力特征值采用的是抗剪强度指标的标准值。

采用的内摩擦角标准值ϕk、粘聚力标准值ck，可按下列规定计算：

1、根据室内n组三轴压缩试验的结果，按下式公式计算某一土性指标的变异系数、试验平均值和标准值：

式中δ——变异系数

μ——试验平均值

σ——标准差

2、按下列公式计算内摩擦角和粘聚力的统计修正系数ϕ、c：

ϕ＝

c＝

式中ϕ——内摩擦角的统计修正系数；

c——粘聚力的统计修正系数；

δϕ——内摩擦角的变异系数；

δc——粘聚力的变异系数。

（3）内摩擦角标准值

ϕk＝ϕϕm

式中ϕm——内摩擦角的试验平均值。

粘聚力标准值

ck＝ccm

（二）计算公式及应用条件

当荷载偏心距e小于或等于0.033倍基础底面宽度（即e≤0.033b，b是弯距作用平面内的基础底面尺寸）时，根据由试验和统计得到的土的抗剪强度指标标准值，可按下列计算地基承载力特征值

式中fa——由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值，kPa；

Mb、Md、Mc、——承载力系数，按表7－9确定；

b——基础底面宽度，m，b>

6m时按6m计，对于砂土b<

3m按3m计；

关于上述公式的几点说明：

1、该公式仅适用于e≤0.033b的情况，这是因为用该公式确定承载力相应的理论模式是基底压力呈均匀分布。

2、该公式中的承载力系数Mb、Md、Mc是以界限塑性荷载P1/4理论公式中的相应系数为基础确定的。

考虑到内摩擦角大时理论值Mb偏小的实际情况，所以对一部分系数按试验结果作了调整。

3、按该公式确定地基承载力时，只保证地基强度有足够的安全度，未能保证满足变形要求，故还应进行地基变形验算。

【补充例题】某粉质粘土的试验数据如下表所示，γ0＝15kN/m3，γ＝17kN/m3，基底尺寸2.6×

1.6m，d＝2.5m，计算其地基承载力。

测试项目

数据

样本数（n）

平均值

内摩擦角ϕ

200，220，250，190，260，210

6

22.20

粘聚力c（kPa）

3，5，2，6，10，4

5

1．计算内摩擦角标准值：

ϕk

⑴计算标准差

δϕ＝＝2.448

⑵计算变异系数：

⑶计算修正系数：

⑷计算标准值：

ϕk＝ϕϕm＝0.91×

2．计算粘聚力标准值ck

⑴计算标准差：

δ＝2.828

δc＝＝

ϕ＝＝0.91

ck＝ccm＝0.533×

5＝2.665kPa

3．计算承载力。

依ϕk＝20.20查表得：

Mb＝0.51，Md＝3.06，Mc＝5.66

所以：

＝0.51×

17×

1.6＋3.06×

15×

2.5＋5.66×

2.665

＝143.7kPa

三、承载力计算

1．基础底面的压力，就符合下式要求

当有轴心荷载作用时：

pk≤fa

当有偏心荷载作用时，除满足上式外，尚应满足下式要求：

pkmax≤1.2fa

2．基础底面压力计算

（1）当轴心荷载作用时

pk=（Fk+Gk）/A

（2）当偏心荷载作用时

pkmax=（Fk+Gk）/A+Mk/W

pkmin=（Fk+Gk）/A-Mk/W

当偏心距eb/6时，pkmax应按下式计算：

pkmax=2（Fk+Gk）/3la

四、地基承载力特征值fak及影响其大小的因素

地基承载力特征值fak是指，由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形阶段所规定的所对应的压力值，其最大值为比例界限值。

五、地基承载力特征值的确定

1．按载荷试验p-s曲线确定

2．根据土的抗剪强度指标计算

3．当地经验参数法

4．地基承载力特征值的深宽修正

当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：

fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d-0.5）

六、地基变形计算

在计算基底附加应力时，应按荷载效应的准永久组合进行计算。

七、软弱下卧层强度验算

若地基持力层下部存在软弱土层时，应按下式进行软弱下卧层强度验算：

pz+pcz≤fza

条形基础：

pz=p0b/（b+2ztanθ）

矩形基础：

pz=p0lb/（（l+2ztanθ）（b+2ztanθ））

八、地基稳定性计算

Kmin=MR/Ms≥1.2

第五节基础底面尺寸的确定

掌握基础底面尺寸的确定方法

一、中心荷载作用下基础底面尺寸

1.基础底面积A

取基础底面处诸力平衡得：

N+G≤fA

N≤fA-G=fA-γGdA=（f-γGd）A

A≥N/（f-γGd）

（1）独立基础

（2）条形基础

2.基础高度h

例题：

二、偏心荷载作用下基础底面尺寸

第六节刚性基础设计

一、刚性基础适用范围

二、刚性基础底面宽度

结合工程实例

1.掌握墙下条形基础的设计；

2.了解柱下条形基础的设计；

3.了解十字交叉基础的设计；

4.了解墙下筏板基础及箱形基础的设计。

5.理解浅基础的变形分析与验算。

6.了解减轻不均匀沉降危害的措施。

第七节墙下钢筋混凝土条形基础设计

一、构造要求

二、基础底板高度确定

1、轴心荷载作用时

①地基净反力计算

②最大内力设计值（取墙边截面）

③基础底板厚度

或

④基础底板配筋

2、偏心荷载作用

①地基净反力偏心距

②地基净反力

③最大内力设计值

④基础底板厚度及基础配筋计算

第八节钢筋混凝土柱下独立基础设计

二、轴心荷载作用下独立基础设计

1、基础高度确定

式中A1和A2的计算方法如下

①当时

②当时

③当时

④当时

2、基础底板配筋计算

三、偏心荷载作用下独立基础设计

1、基础高度计算

第九节钢筋混凝土柱下条形基础与十字交叉基础

一、柱下条形基础的构造要求

二、柱下条形基础的简化计算

1、地基承载力验算

2、基础底板的计算

3、基