第1章地基基础的设计原则分解.ppt

* * * * 江阴长江公路大桥（悬索桥），南北两岸系钢索的锚碇采用沉井基础。沉井长69m，宽51m，下沉深度58m，相当于九个半篮球场大的20层高楼埋进地底下。 特点 既是基础又是围堰，整体性强，稳定性好，承载力大。 适用条件 上部荷载较大； 造价高，施工期长，不排水施工时难以克服刃脚下孤石、沉船、树干等障碍物，易发生流砂现象。 在山区河流中冲刷大； 河水较深，采用扩大基础施工围堰有困难。 （3）地下连续墙基础 在泥浆护壁条件下，使用成槽机在地面开挖出一条狭长深槽，然后在槽内设置钢筋笼，浇注砼，逐步形成一道连续的地下钢筋砼连续墙。 优点： 无噪音、无振动，适用于城市与密集建筑群中施工。（法国最小距离0.5米，日本0.2米） 缺点： 施工技术要求高，小型工程造价较高，不适于岩溶地区、粉细砂地层。 土方量小，无需井点降水，造价低，施工速度快，适用于各种地质条件 能防渗、截水、承重、挡土等。 设计等级 设计状况 设计任务 1.1 设计概述 1.1.1地基基础设计等级 根据地基的复杂程度、建筑物规模和功能特性，地基问题可能造成的破坏或影响正常使用的程度。 所有地基均应满足承载力要求； 甲级、乙级地基应按地基变形设计；特殊情形下丙级应做变形验算； 常受水平荷载的高层、高耸建（构）筑物、挡土墙、坡地建筑及基坑工程，应验算稳定性； 地下室、地下构筑物存在上浮问题时，需抗浮验算。 1.1.2 设计状况 持久状况:在结构使用过程中一直出现，持续期很长的状况。如结构自重、车辆荷载。 偶然状况:在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的状况。 如火灾、爆炸、地震、撞击等。 短暂状况:在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用年限相比，持续期很短的状况。如施工、维修。 1.1.3 设计任务 基础结构作用效应分析:确定由于地基反力上部结构荷载作用在基础结构上的作用效应，即基础内力：弯矩、剪力、轴力等。 根据拟定的基础截面进行基础结构抗力及其他性能分析，确定基础结构截面的承受能力及其性能。 1.2 地基基础设计原则 1.2.1 概率极限状态设计法 承载能力极限状态：结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形（不能坏）。 正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值（用着好）。 荷载种类： 永久(恒)荷载：不随时间变化，变化可以忽略， 单调变化趋于极值。如结构、设备重力。 可变(活)荷载：变化不可忽略。如车辆，人群，风等的作用。 偶然(特殊)荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现其值很大，持续时间很短。如爆炸、地震作用荷载。 1.2.2 地基基础设计资料 基本组合：承载力极限状态下的荷载组合。 标准组合：正常使用极限状态下荷载组合。考虑短期荷载效应。 准永久组合：正常使用极限状态的荷载组合，活载做一定程度折减 。考虑长期荷载效应。 荷载组合：恒荷载，活荷载是变量，荷载如何取值问题。 标准组合 《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012） 设计时所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力或限值应符合相应规范的有关规定 岩土工程勘察资料 反映有关地基抗力性能，包括地层结构及其均匀性、地下水、深基坑开挖和施工降水的有关技术参数。 原位测试资料 地基承载力、单桩竖向承载力以及地基压缩模量和变形模量的原位测试报告等 1.5 地基、基础与上部结构共同工作 一、常规分析设计法 将上部结构、基础和地基分开计算 将上部结构看成柱端固结于基础的独立结构，求结构内力和柱端力 将求出的柱端力反向作用于基础，按直线分布假定求出基底反力 直接将基底反力反向作用于基底表面，计算地基变形 二、实际荷载传递特性 三、建立合理的设计计算方法 建立能正确反映结构影响的分析理论 找到便于计算机运算的有效计算方法 建立合适的计算模型 四、线性变形体的地基计算模型 文克勒地基模型 假设地基任一点所受的压力强度与该点的地基沉降成正比 p — 土体表面某点单位面积上的压力 s — 相应于某点的竖向位移 k — 基床系数 文克勒地基模型 （a）弹簧模型； （b）文克勒地基 上的刚性基础 适用：地基土软弱或地基的压缩层较薄时。不能考虑地基土的连续性，严格符合条件的地基不存在。 弹性半空间地基模型 r —集中力到计算点的距离 E —弹性材料的弹性模量 υ—弹性材料的泊桑比 将地基土体视为均质弹性半空间体，当其表面作用一集中力P时，其表面任一点的竖向位移： 适用：考虑地基土的连续性，假设地基土体是各向均质的弹性体，导致模型的扩散能力超过地基的实际情况，计算值偏大。 根据土力学中分层总和法计算地基沉降： —第i土层的平均附加应力； △Hi—第i土层的厚度； Es