基础工程地基基础设计原则.ppt

* * * * * * * * * * * * Hunan University 1.地基基础设计原则 基础工程 电子教案 1.地基基础的设计原则 设计等级（安全～等） 设计状况（持久～、短暂～及偶然～） 设计任务 ①基础结构作用效应分析 ②基础结构抗力及其他性能分析（按两种极限状态、最不利荷载组合） 1.1 概述 概率极限设计法与极限状态设计原则 极限状态 承载能力极限状态 正常使用极限状态 地基基础设计原则 ① p fa 原则（地基承载力验算原则） ② s[s]原则（地基变形验算，分有两种情况） ③基础结构强度、刚度和耐久性的要求 ④经常承受水平荷载的高层建筑、构筑物以及基坑工程的稳定性验算等 1.2 地基基础设计原则 地基基础设计资料 上部结构资料 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 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 1.2 地基基础设计原则 1.3 地基类型 天然地基 土质地基 岩石地基 特殊土地基 人工地基——若天然地基软弱，承载力和变形不能满足设计要求时，需对其进行加固处理的(例排水固结等方法进行处理)地基。 复合地基——由两种不同强度的介质（例软土中加入水泥）组成 的人工地基。 柱下单独基础 墙下单独基础 十字 交叉梁 梁板式 筏形基础 柱下条形基础 墙下条形基础 桩基础 沉井基础 沉箱基础 1.4 基础类型 箱形 基础 图1.1 柱下单独基础 1.4 基础类型 图1.2 墙下单独基础 1.4 基础类型 图1.3 柱下条形基础 1.4 基础类型 图1.4 墙下无筋扩展条形基础 1.4 基础类型 图1.5 十字交叉梁 1.4 基础类型 图1.6 箱形基础 （由顶、底板与内、外墙等组成、并由钢筋砼整浇而成空间整体结构） 1.4 基础类型 基桩直径2.2m,长度80m,钻孔长度近90m 228 1.4 基础类型 图1.7 某公路大桥主桥南塔的桩基础 井筒状的结构物 在井壁的围护下从井内挖土 在自重作用下逐渐下沉 封底封顶形成的深基础 1.4 基础类型 图1.8 沉井基础 图1-9 共 同 工 作 概 念 地基 基础 上部结构 图1.9不均匀沉降引起砌体开裂 1-10 1.5 地基、基础与上部结构共同工作 图 1.10 地基、基础、上部结构的常规分析简图 1.5.1 共同工作的概念 ——上部结构刚度的影响 上部结构为绝对刚性，将约束基础变形，仅在支座间发生局部弯曲 上部结构为完全柔性，对基础变形约束作用很小，基础产生整体弯曲 图1.11 上部结构刚度影响示意图 柔性基础，随地基变形而任意弯曲，基底反力分布与基础上荷载分布相同，无力调整基底的不均匀沉降 刚性基础，在荷载作用下基础不产生挠曲，基底平面沉降后仍保持平面，基底反力分布有多种形态 1.5.2 地基与基础的相互作用 图1.12 柔性基础 图1.13 刚性基础 1.5.3 线性变形体的地基 计算模型 1 文克勒地基模型 地基任一点所受的压力强度与该点的地基沉降成正比的假设即 P— 土体表面某点单位面积上的压力，kN/m2 S— 相应于某点的竖向位移,m k— 基床系数kN/m3 式中 图1.14 文克勒地基模型 （a）弹簧模型； （b）文克勒地基 上的刚性基础 2 弹性半空间地基模型 式中 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： 图1.15 弹性半空间体表面的竖向位移计算 （a）集中荷载； （b）矩形面积均布荷载 1.5.3 线性变形体的地基 计算模型 3 分层地基模型 根据土力学中分层总和法计 算地基沉降： 也可采用数值方法计算 图1-16 式中 —第i土层的平均附加 应力，kN/m2； △Hi—第i土层的厚度，m； Esi－第i土层的压缩模量，kN/m2 n—压缩层深度范围内的土层数 图1.16 分层地基模型 （a）基底网格；