1、土木工程本科生专业课程土木工程本科生专业课程基础工程基础工程第二章第二章 天然地基上的浅基础天然地基上的浅基础2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 浅基础的类型及构造浅基础的类型及构造2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法2.4 2.4 地基基础与上部结构的共同作用地基基础与上部结构的共同作用2.5 2.5 防止不均匀沉降的措施防止不均匀沉降的措施2.6 2.6 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算主主 要要 内内 容容2.1 2.1 概述概述2.1.1 2.1.1 浅基础与深基础的区别浅基础与深基础的区别判断依据判断依据浅基础浅基础
2、深基础深基础埋置深度埋置深度5m5m设计计算是否考虑基础侧摩阻设计计算是否考虑基础侧摩阻不考虑不考虑考虑考虑施工时是否敞开挖基坑修基础施工时是否敞开挖基坑修基础是是否否施工方法施工方法简单简单复杂复杂结构形式结构形式简单简单复杂复杂工程造价工程造价低低较高较高2.1 2.1 概述概述2.1.2 2.1.2 浅基础设计应满足的基本要求浅基础设计应满足的基本要求1.1.强度要求强度要求 地基：对剪切破坏及丧失整体稳定性有足地基：对剪切破坏及丧失整体稳定性有足 够的安全度够的安全度 基础：不发生剪切破坏，有足够的强度基础：不发生剪切破坏，有足够的强度2.2.变形要求变形要求 地基：控制变形量地基：控
3、制变形量地基变形容许值地基变形容许值 基础：不能发生过大变形，有足够的刚度基础：不能发生过大变形，有足够的刚度3.3.基础功能、构造及耐久性要求基础功能、构造及耐久性要求2.1 2.1 概述概述2.1.3 2.1.3 浅基础设计基本步骤浅基础设计基本步骤集资料集资料选类型选类型拟尺寸拟尺寸地形及地质勘察资料地形及地质勘察资料水文气象资料水文气象资料上部结构形式、使用功能、荷载性质大小上部结构形式、使用功能、荷载性质大小等资料等资料周围环境资料周围环境资料施工技术条件资料施工技术条件资料细部尺寸细部尺寸空间位置空间位置确定基础类型确定基础类型2.1 2.1 概述概述做检算做检算选方案选方案地基强
4、度检算地基强度检算基础本身强度检算基础本身强度检算基底偏心距检算基底偏心距检算地基稳定性检算地基稳定性检算基础倾覆、滑动稳定性检算基础倾覆、滑动稳定性检算沉降检算沉降检算墩顶水平位移检算墩顶水平位移检算从技术、经济、施工综合考虑从技术、经济、施工综合考虑2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 浅基础的类型及构造浅基础的类型及构造2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法2.4 2.4 地基基础与上部结构的共同作用地基基础与上部结构的共同作用2.5 2.5 防止不均匀沉降的措施防止不均匀沉降的措施2.6 2.6 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设
5、计计算主主 要要 内内 容容2.2 2.2 浅基础的类型和构造浅基础的类型和构造2.2.1 2.2.1 按基础刚度分类按基础刚度分类刚性基础刚性基础砌筑材料：砖、毛石、素砼、灰土等砌筑材料：砖、毛石、素砼、灰土等受力特点：抗压性能好，抗拉、抗剪强受力特点：抗压性能好，抗拉、抗剪强 度不高，无挠曲变形度不高，无挠曲变形结构特点：稳定性好，施工方便，能承结构特点：稳定性好，施工方便，能承 受较大荷载，但自重大受较大荷载，但自重大构造：满足构造：满足刚性角刚性角要求要求2.2 2.2 浅基础的类型和构造浅基础的类型和构造刚刚 性性 角角2.2 2.2 浅基础的类型和构造浅基础的类型和构造 刚性基础的
6、宽度大小应能使所产生的基础截面弯曲拉应力和剪应力不超过基础施工材料的强度限值。满足了这个要求，就得到墩台身边缘处的垂线与基底边缘的连线间的最大夹角max，即称为刚性角。基础底面积越大其底面压强越小，对地基的负荷越有利，但放大的尺寸超过一定范围，超过基础材料本身的抗拉，抗剪能力，就会引起破坏，折列的方向不是沿柱或墙的外侧垂直向下的，而是与垂线形成一个角度，这个角度就是材料刚性角。在设计中，应尽力使基础大放脚与基础材料的刚性角相一致，目的：确保基础底面不产生拉应力，最大限度地节约基础材料。1.不同的材料刚性角不同，主要由基础或其台阶的高宽比确定.2.砖砌基础的刚性角在2633之间；素混凝土基础的刚
7、性角在45以内。3.受刚性角限制的基础称为刚性基础。2.2 2.2 浅基础的类型和构造浅基础的类型和构造刚性角的大小是否只与砌筑材料有关刚性角的大小是否只与砌筑材料有关基础底面反力越大，其刚性角越小基础底面反力越大，其刚性角越小单向受力下的刚性角比双向受力时大单向受力下的刚性角比双向受力时大刚性角与哪些影响因素有关呢刚性角与哪些影响因素有关呢?为什么？为什么？2.2 2.2 浅基础的类型和构造浅基础的类型和构造柔性基础柔性基础砌筑材料：钢筋混凝土砌筑材料：钢筋混凝土受力特点：抗弯、抗剪性能好，可以有受力特点：抗弯、抗剪性能好，可以有 一定的挠曲变形一定的挠曲变形结构特点：可在荷载大，地基承载力
8、小结构特点：可在荷载大，地基承载力小 时采用，适用于具有一定厚时采用，适用于具有一定厚 度的度的硬壳层硬壳层地基，地基，宽基浅埋宽基浅埋构造：无刚性角要求构造：无刚性角要求2.2 2.2 浅基础的类型和构造浅基础的类型和构造2.2 2.2 浅基础的类型和构造浅基础的类型和构造2.2.2 2.2.2 按构造分类按构造分类独立基础独立基础阶梯形阶梯形锥形锥形杯形杯形现浇柱现浇柱现浇柱现浇柱预制柱预制柱条形基础条形基础2.2 2.2 浅基础的类型和构造浅基础的类型和构造无肋的无肋的有肋的有肋的底板底板垫层垫层肋肋交叉基础交叉基础2.2 2.2 浅基础的类型和构造浅基础的类型和构造纵向条形基础横向条形
9、基础横向条形基础筏板基础筏板基础2.2 2.2 浅基础的类型和构造浅基础的类型和构造Mat foundation2.2 2.2 浅基础的类型和构造浅基础的类型和构造平板式平板式梁板式梁板式平板平板梁梁柱柱箱形基础箱形基础2.2 2.2 浅基础的类型和构造浅基础的类型和构造底板底板外墙外墙内墙内墙壳体基础壳体基础2.2 2.2 浅基础的类型和构造浅基础的类型和构造正圆锥壳正圆锥壳M型组合壳型组合壳内球外锥组合壳内球外锥组合壳2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 浅基础的类型及构造浅基础的类型及构造2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法2.4 2.4 地基基础与上部结构的共同作用地基基
10、础与上部结构的共同作用2.5 2.5 防止不均匀沉降的措施防止不均匀沉降的措施2.6 2.6 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算主主 要要 内内 容容2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法2.3.1 2.3.1 浅平基的施工特点浅平基的施工特点陆地施工顺序陆地施工顺序基基 坑坑 开开 挖挖基基 坑坑 支支 护护基基 坑坑 排水或降水排水或降水基基 底底 处处 理理基基 础础 砌砌 筑筑水中施工顺序水中施工顺序修修 筑筑 围围 堰堰堰堰 内内 抽抽 水水基基 坑坑 开开 挖挖水水 下下 施施 工工2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的
11、施工方法2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法2.3.2 2.3.2 基坑开挖和支护基坑开挖和支护无支护开挖无支护开挖不同土层或不同土层或深度较大可深度较大可加设平台加设平台土质情况土质情况荷载情况荷载情况基坑深度基坑深度坡度坡度挡挡 板板 支支 护护2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法 当地下水位在坑当地下水位在坑底以下时，可用挡板底以下时，可用挡板支护。一般用水平挡支护。一般用水平挡板挡土，用立木、对板挡土，用立木、对撑使之紧贴在坑壁上。撑使之紧贴在坑壁上。挡板可一次挖到坑底挡板可一次挖到坑底设计深度后铺设，也设计深度后铺设，也可分层铺设。可分层铺设。桩桩 板板 支支
12、 护护2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法 上述挡板支护在边上述挡板支护在边开挖边支挡的情况下施开挖边支挡的情况下施工是不方便的。这时可工是不方便的。这时可改用桩板支护。一般采改用桩板支护。一般采用用H型钢，对撑，八字型钢，对撑，八字撑，腰梁等保持支护结撑，腰梁等保持支护结构的稳定性。构的稳定性。板板 桩桩 支支 护护2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法挡挡 水水2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法挡挡 土土2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法钢钢 板板 桩桩 断断 面面对钢带进行连续冷弯变形，形成截面为Z形、U形或其它形状，可通过锁口互相连接的
13、建筑基础用板材。2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法旋旋 喷喷 桩桩 护护 壁壁2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法深圳地铁罗湖口岸站的护壁桩深圳地铁罗湖口岸站的护壁桩2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法喷射混凝土护喷射混凝土护 壁壁2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法2.3.3 2.3.3 基坑排水与降水基坑排水与降水集集 水水 排排 水水1.1.布设要点：汇水井布置在基坑内基础范围布设要点：汇水井布置在基坑内基础范围2.2.外，同时设置边沟或排水沟，外，同时设置边沟或排水沟，汇汇3.3.水井应低于坑底或边沟底不小水井应低于坑底或边沟底不小于于
14、4.4.1m1m。井底铺设一层粗砂或碎石，。井底铺设一层粗砂或碎石，5.5.以保护井底的土不被抽走。以保护井底的土不被抽走。2.2.特点：设备简单，费用低，但对于细、粉特点：设备简单，费用低，但对于细、粉 砂要防止出现流砂砂要防止出现流砂井井 点点 法法 降降 水水2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法轻型井点轻型井点喷射井点喷射井点深井泵井点深井泵井点降低水降低水位位56m1820m3040m适用范适用范围围粘砂土、粘砂土、砂土砂土粘砂土、砂粘砂土、砂土土透水性较大的透水性较大的砂土砂土特点：水流方向向下，不会出现流沙特点：水流方向向下，不会出现流沙2.3 2.3 浅基础的施工方法
15、浅基础的施工方法2.3.4 2.3.4 水中围堰和水下挖土水中围堰和水下挖土水水 中中 围围 堰堰1.1.基本要求基本要求顶面高出最高施工水位顶面高出最高施工水位0.7m以上以上围堰修筑完成后能防止河流冲刷围堰修筑完成后能防止河流冲刷围堰要满足强度和其稳定性要求围堰要满足强度和其稳定性要求围堰有足够的空间搭建工作平台围堰有足够的空间搭建工作平台2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法2.2.围堰分类围堰分类土围堰土围堰草袋围堰草袋围堰木板桩围堰木板桩围堰钢板桩围堰钢板桩围堰3.3.围囹法施工工艺围囹法施工工艺拼装围囹拼装围囹运输到位运输到位打定位桩打定位桩吊起围囹吊起围囹插打钢板桩插打
16、钢板桩围囹：单层钢板桩围堰，空围囹：单层钢板桩围堰，空间框架结构，即可作为支撑间框架结构，即可作为支撑体系，又可作为施工平台体系，又可作为施工平台2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法水水 中中 挖挖 土土抓土斗抓土斗-双瓣式：双瓣式：适于挖泥沙适于挖泥沙四瓣式：四瓣式：适于挖漂、适于挖漂、卵石卵石。2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法水水 中中 挖挖 土土吸泥机：空气吸泥机；水力吸泥机：空气吸泥机；水力吸泥机；离心吸泥机吸泥机；离心吸泥机？2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法2.3.4 2.3.4 基底处理与灌注水下混凝土基底处理与灌注水下混凝土基底土质鉴定
17、基底土质鉴定1.1.鉴定方法鉴定方法 直接观察；取土样试验直接观察；取土样试验2.2.土质不合要求土质不合要求 地基处理地基处理 更改设计更改设计no（增大底面积，改用桩基础等增大底面积，改用桩基础等）岩层（岩层（未风化、风化、岩面倾斜未风化、风化、岩面倾斜）碎石类土及砂土碎石类土及砂土 粘性土粘性土（按不同土质进行按不同土质进行）2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法基基 底底 处处 理理泉眼泉眼 堵塞堵塞 排除排除 基底泉眼的处理不论采取何种方式，都不应使基底土层饱水。基底泉眼的处理不论采取何种方式，都不应使基底土层饱水。1）可将有螺口的钢管紧紧打人泉眼，盖上螺帽并拧紧，阻止）可
18、将有螺口的钢管紧紧打人泉眼，盖上螺帽并拧紧，阻止泉水流出；或向泉眼内压注速凝的水泥砂浆，再打人木塞堵眼。泉水流出；或向泉眼内压注速凝的水泥砂浆，再打人木塞堵眼。2）堵眼有困难时，可采用导管塞人泉眼，将水引流至集水坑）堵眼有困难时，可采用导管塞人泉眼，将水引流至集水坑排出。在基底下设盲沟引流至集水坑排出，待基础圬工完成后，排出。在基底下设盲沟引流至集水坑排出，待基础圬工完成后，向盲沟压注水泥浆堵塞。采用引流排水时，应注意防止砂土流失，向盲沟压注水泥浆堵塞。采用引流排水时，应注意防止砂土流失，引起基底沉陷。引起基底沉陷。灌注水下混凝土灌注水下混凝土2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法导
19、管法导管法封底混凝土厚度计算封底混凝土厚度计算2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法情况一：情况一：桩入土不深，板桩与土之间摩擦桩入土不深，板桩与土之间摩擦 力较小，浮力主要由封底混凝土力较小，浮力主要由封底混凝土 和围堰自重平衡，厚度由抗浮计和围堰自重平衡，厚度由抗浮计 算确定。算确定。)(xhxwcwcwhx修正系数，小于修正系数，小于1 1lhx2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法情况二：情况二：桩入土较深，混凝土厚度由封底混凝桩入土较深，混凝土厚度由封底混凝 土强度计算确定。按简支单向板计算土强度计算确定。按简支单向板计算 8,6161)(882max2222ma
20、xplMxwxxxhlwplwMcw简支板顶面在浮力作用下的应力为：简支板顶面在浮力作用下的应力为：由上式即可得到封底混凝土的厚度。由上式即可得到封底混凝土的厚度。截面模量 圆形基底圆形基底如何计算？如何计算？2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 浅基础的类型及构造浅基础的类型及构造2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法2.4 2.4 地基基础与上部结构的共同作用地基基础与上部结构的共同作用2.5 2.5 防止不均匀沉降的措施防止不均匀沉降的措施2.6 2.6 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算主主 要要 内内 容容2.4 2.4
21、地基基础与上部结构的共同作用地基基础与上部结构的共同作用2.4.1 2.4.1 基本概念基本概念常规设计方法常规设计方法2.4 2.4 地基基础与上部结构的共同作用地基基础与上部结构的共同作用上述设计方法中忽略了以下两点：上述设计方法中忽略了以下两点：1.1.基础的变形对上部结构内力、变形的影响基础的变形对上部结构内力、变形的影响 2.2.上部结构对基础变形的调整作用上部结构对基础变形的调整作用共同作用设计方法共同作用设计方法 将上部结构、地基、基础三者视为一个完整将上部结构、地基、基础三者视为一个完整的体系来进行共同作用分析。的体系来进行共同作用分析。同时满足同时满足 静力平衡条静力平衡条件
22、件 变形协调条变形协调条件件 2.4 2.4 地基基础与上部结构的共同作用地基基础与上部结构的共同作用2.4.2 2.4.2 地基与基础的相互作用地基与基础的相互作用架越作用：架越作用：刚性基础能跨越基底中部，将所承担的刚性基础能跨越基底中部，将所承担的 荷载相对集中地传至基底边缘的现象。荷载相对集中地传至基底边缘的现象。2.4 2.4 地基基础与上部结构的共同作用地基基础与上部结构的共同作用2.4.3 2.4.3 基础相对刚度的影响基础相对刚度的影响2.4 2.4 地基基础与上部结构的共同作用地基基础与上部结构的共同作用2.4.4 2.4.4 地基土非均匀性的影响地基土非均匀性的影响2.4
23、2.4 地基基础与上部结构的共同作用地基基础与上部结构的共同作用2.4.5 2.4.5 上部结构刚度的影响上部结构刚度的影响柔柔 性性 结结 构构特点：整个承重体系对基础的不均特点：整个承重体系对基础的不均 匀沉降有匀沉降有 很大的适应性，沉降差不引起上部结很大的适应性，沉降差不引起上部结 构的附加应力（次应力）。构的附加应力（次应力）。敏感性结构敏感性结构特点：对基础不均匀沉降反应灵敏特点：对基础不均匀沉降反应灵敏刚刚 性性 结结 构构特点：倾斜而不挠曲特点：倾斜而不挠曲2.4 2.4 地基基础与上部结构的共同作用地基基础与上部结构的共同作用2.4.62.4.6 有限元有限元模拟施工模拟施工
24、地震作用地震作用土土-水耦合水耦合补充阅读：补充阅读：砂土砂土液化状态下液化状态下土土基础基础上部结上部结构整体系统的动构整体系统的动态响应数值计算态响应数值计算2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 浅基础的类型及构造浅基础的类型及构造2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法2.4 2.4 地基基础与上部结构的共同作用地基基础与上部结构的共同作用2.5 2.5 防止不均匀沉降的措施防止不均匀沉降的措施2.6 2.6 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算主主 要要 内内 容容2.5 2.5 防止不均匀沉降的措施防止不均匀沉降的措施2.5.
25、1 2.5.1 建筑措施建筑措施建筑物体形力求简单建筑物体形力求简单平面：力求简单，避免附加应力叠加平面：力求简单，避免附加应力叠加立面：建筑物高低（轻重）相差不大立面：建筑物高低（轻重）相差不大控制建筑物的长高比控制建筑物的长高比2.5 2.5 防止不均匀沉降的措施防止不均匀沉降的措施2.5 2.5 防止不均匀沉降的措施防止不均匀沉降的措施思考：倒思考：倒“八八”字裂纹是如何产生的？字裂纹是如何产生的？设设 置置 沉沉 降降 缝缝2.5 2.5 防止不均匀沉降的措施防止不均匀沉降的措施1.长高比过大的建筑物适当部位；长高比过大的建筑物适当部位；2.平面形状复杂的建筑物的转折部位；平面形状复杂
26、的建筑物的转折部位；3.地基土的压缩性有显著变化处；地基土的压缩性有显著变化处；4.建筑物的高低或荷载有很大差异处；建筑物的高低或荷载有很大差异处；5.建筑物结构类型截然不同处；建筑物结构类型截然不同处；6.分期建造房屋的交界处；分期建造房屋的交界处；7.拟设置伸缩缝处。拟设置伸缩缝处。2.5 2.5 防止不均匀沉降的措施防止不均匀沉降的措施相邻建筑物基础的间隔距离相邻建筑物基础的间隔距离 避免建筑物的相互影响，减小附加应力避免建筑物的相互影响，减小附加应力的叠加，以免建筑物的相互开裂的叠加，以免建筑物的相互开裂调整和控制各建筑物的标高调整和控制各建筑物的标高思考：在设计中，荷载大的标高和荷载
27、小的思考：在设计中，荷载大的标高和荷载小的 标高，哪部分应该调整得高些？标高，哪部分应该调整得高些？2.5 2.5 防止不均匀沉降的措施防止不均匀沉降的措施2.5.2 2.5.2 结构措施结构措施减轻建筑物自重减轻建筑物自重设置圈梁设置圈梁减小或调整基底附加压力减小或调整基底附加压力采用非敏感性结构采用非敏感性结构增加基础刚度增加基础刚度2.5 2.5 防止不均匀沉降的措施防止不均匀沉降的措施2.5.3 2.5.3 施工措施施工措施1.拟建相邻建筑物之间轻重悬殊时，先重后拟建相邻建筑物之间轻重悬殊时，先重后2.轻（先高后低）；轻（先高后低）；2.已建轻型建筑物周围不宜堆放重物；已建轻型建筑物周
28、围不宜堆放重物；3.注意开挖基础的降水对邻近建筑物影响；注意开挖基础的降水对邻近建筑物影响；4.基坑开挖后，尽量减少扰动原状土；基坑开挖后，尽量减少扰动原状土；5.拟建密集建筑群内有桩基础时，先打桩。拟建密集建筑群内有桩基础时，先打桩。2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 浅基础的类型及构造浅基础的类型及构造2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法2.4 2.4 地基基础与上部结构的共同作用地基基础与上部结构的共同作用2.5 2.5 防止不均匀沉降的措施防止不均匀沉降的措施2.6 2.6 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算主主 要要
29、内内 容容2.6 2.6 基础的埋置深度基础的埋置深度2.6.1 2.6.1 埋置深度的概念埋置深度的概念埋置深度：指自埋置深度：指自地面（房建）地面（房建）或或一般冲刷线（桥梁）一般冲刷线（桥梁）到基础底到基础底 面的距离，简称为埋深。面的距离，简称为埋深。最小埋置深度最小埋置深度合理埋置深度合理埋置深度埋置深度埋置深度埋深不应小于各种破坏因素而定的埋深不应小于各种破坏因素而定的最小埋深（保证持力层不受外界破最小埋深（保证持力层不受外界破坏因素影响）坏因素影响）以满足各种力学验算为前提，应在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最小埋深以下选择地基承载力较高的土层作为持
30、力层的土层作为持力层在大于最小埋深条件下选择最浅的高承载力地层作为持力层在大于最小埋深条件下选择最浅的高承载力地层作为持力层2.6 2.6 基础的埋置深度基础的埋置深度2.6.2 2.6.2 最小埋置深度最小埋置深度2.冲刷因素冲刷因素在河流中修筑桥梁墩台基础时，由于过水断面在河流中修筑桥梁墩台基础时，由于过水断面的减小，会增加水流速度，引起冲刷。的减小，会增加水流速度，引起冲刷。一般冲刷线一般冲刷线局部冲刷线局部冲刷线冲刷总深度冲刷总深度=一般冲刷深度一般冲刷深度+局部冲刷深度局部冲刷深度河床面在水流冲刷后下降的深度河床面在水流冲刷后下降的深度在一般冲刷的同时由于墩台的阻在一般冲刷的同时由于
31、墩台的阻水在墩台周围形成的附加冲刷深水在墩台周围形成的附加冲刷深度度1.不埋置在不稳定地表层不埋置在不稳定地表层旱地、无水流冲刷处或设有铺砌防护层时，应旱地、无水流冲刷处或设有铺砌防护层时，应在地面以下在地面以下2m以下，困难情况下不得小于以下，困难情况下不得小于1m2.6 2.6 基础的埋置深度基础的埋置深度京九线巴河大桥京九线巴河大桥2.6 2.6 基础的埋置深度基础的埋置深度因此，基底应埋置于最大冲刷线下不小于因此，基底应埋置于最大冲刷线下不小于安全值安全值 一般桥梁：一般桥梁：2m+冲刷总深度的冲刷总深度的10%，并以，并以 0.5m分段；分段；重要桥梁：在上述的基础上再加重要桥梁：在
32、上述的基础上再加1m；修建在岩石地基上的桥墩：修建在岩石地基上的桥墩：抗冲刷能力强，清理岩石表面风化层；抗冲刷能力强，清理岩石表面风化层；抗冲刷能力差，视具体情况定；抗冲刷能力差，视具体情况定；2.6 2.6 基础的埋置深度基础的埋置深度补充知识：水的流动导致细小颗粒的流失补充知识：水的流动导致细小颗粒的流失水流方向水流方向2.6 2.6 基础的埋置深度基础的埋置深度2.冻融因素冻融因素3.生物活动及环境因素生物活动及环境因素桥规桥规规定：规定：基底应埋置于冻结线以下一定深度基底应埋置于冻结线以下一定深度 冻胀、强冻胀土冻胀、强冻胀土0.25m；弱冻胀土不小于冻结深度；弱冻胀土不小于冻结深度8
33、0%涵洞基础出入口向洞内各涵洞基础出入口向洞内各2m范围内基地应埋置于冻结范围内基地应埋置于冻结线以下线以下0.25m。离地面较浅的土层，因受大气、环境、气候、雨水冲蚀及生离地面较浅的土层，因受大气、环境、气候、雨水冲蚀及生物活动的影响，为保证持力层稳定和不受扰动，基底应埋置于地面物活动的影响，为保证持力层稳定和不受扰动，基底应埋置于地面以下以下2m，困难时最少，困难时最少1m。土的标准冻结深度：多年实测最大冻深的平均值土的标准冻结深度：多年实测最大冻深的平均值2.6 2.6 基础的埋置深度基础的埋置深度冻冻 胀胀 丘丘2.6 2.6 基础的埋置深度基础的埋置深度热热 融融2.6 2.6 基础
34、的埋置深度基础的埋置深度2.6.3 2.6.3 合理埋置深度合理埋置深度 使用功能或上部结构形式使用功能或上部结构形式 必须设地下室或设备层的建筑物必须设地下室或设备层的建筑物 带有地下管线的设备基础带有地下管线的设备基础 带地下设施的建筑物带地下设施的建筑物 高层建筑，荷载大，埋深适当加大高层建筑，荷载大，埋深适当加大 与建筑物受力性能有关，如承受上拔力的与建筑物受力性能有关，如承受上拔力的 输电塔，埋深应该加大输电塔，埋深应该加大1.与建筑物有关的条件与建筑物有关的条件2.6 2.6 基础的埋置深度基础的埋置深度2.工程地质条件工程地质条件 持力层为倾斜面，分段设台阶持力层为倾斜面，分段设
35、台阶 修建在稳定土坡坡顶修建在稳定土坡坡顶 均质土层均质土层:根据荷载大小和地基承载力确定根据荷载大小和地基承载力确定 非均质土层：应视实际情况而定非均质土层：应视实际情况而定 上硬下软，充分利用硬壳层的作用上硬下软，充分利用硬壳层的作用 上软下硬，若软土较薄，挖除上软下硬，若软土较薄，挖除 上软下硬，若软土较厚，置换或修改设计上软下硬，若软土较厚，置换或修改设计在在满足其满足其他要求下他要求下尽量浅埋尽量浅埋只有低层只有低层房屋可用房屋可用,否则需地否则需地基处理基处理尽量浅埋尽量浅埋但是如果但是如果h h1 1太小就太小就为为IIII好土好土软土软土(很深很深)好土好土软土软土软土软土好土
36、好土IVh1h1h14 m 桩基桩基或处理或处理2.6 2.6 基础的埋置深度基础的埋置深度 IIIIII好土好土软土软土h1III2.6 2.6 基础的埋置深度基础的埋置深度3.水文地质条件水文地质条件 底面低于潜水面的地基，应注意基坑排水，底面低于潜水面的地基，应注意基坑排水，坑壁围护，保护地基土不受扰动坑壁围护，保护地基土不受扰动 防止流砂、涌土的出现以及抗腐蚀、抗渗、防止流砂、涌土的出现以及抗腐蚀、抗渗、抗浮的要求抗浮的要求 埋藏有承压含水层的地基，应注意防止基底埋藏有承压含水层的地基，应注意防止基底 因挖土减压而引起隆起开裂因挖土减压而引起隆起开裂2.6 2.6 基础的埋置深度基础的
37、埋置深度4.采取人工措施，改善环境条件采取人工措施，改善环境条件 铺砌河床断面，把易冲刷土换为无冲刷情况铺砌河床断面，把易冲刷土换为无冲刷情况 改变冻胀融陷条件，换为非冻胀土改变冻胀融陷条件，换为非冻胀土5.美观：基顶不高出地面或最低水位美观：基顶不高出地面或最低水位2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 浅基础的类型及构造浅基础的类型及构造2.3 2.3 浅基础的施工方法浅基础的施工方法2.4 2.4 地基基础与上部结构的共同作用地基基础与上部结构的共同作用2.5 2.5 防止不均匀沉降的措施防止不均匀沉降的措施2.6 2.6 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择2.7 2.7 浅基础的设计
38、计算浅基础的设计计算主主 要要 内内 容容2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算2.7.02.7.0 基础上的荷载基础上的荷载计算荷载的取值方法计算荷载的取值方法1.1.容许应力设计法（工作应力设计法）（铁路公路）容许应力设计法（工作应力设计法）（铁路公路）2.2.极限状态设计法（可靠度设计法）（房建）极限状态设计法（可靠度设计法）（房建）计算荷载计算荷载 =主要荷载主要荷载 +附加荷载附加荷载 +特殊荷载特殊荷载荷载组合原则荷载组合原则荷载对结构的荷载对结构的强度强度、刚度刚度和和稳定性稳定性影响不同。影响不同。取导致结构物出现取导致结构物出现最不利情况最不利情况的各种荷载组合，即
39、：的各种荷载组合，即：最不利荷载组合最不利荷载组合。2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算2.7.1 2.7.1 基础尺寸的初步拟定基础尺寸的初步拟定基础底面基础底面长长a宽宽b尺寸与尺寸与高度有如下的关系：高度有如下的关系：a=l+2Htanb=d+2Htan扩大基础的剖面形式一般做成矩形或台阶形。扩大基础的剖面形式一般做成矩形或台阶形。自墩、台身底边缘至基顶边缘的距离自墩、台身底边缘至基顶边缘的距离c称襟边。称襟边。1.扩大基底面积增加基础承载力扩大基底面积增加基础承载力 2.便于调整基础施工时在平面尺寸上可能发生的误差便于调整基础施工时在平面尺寸上可能发生的误差 3.为了支立墩
40、、合身模板的需要为了支立墩、合身模板的需要 视基底面积的要求、基础厚度及施工方法而定。桥梁视基底面积的要求、基础厚度及施工方法而定。桥梁墩台基础襟边最小值为墩台基础襟边最小值为20cm-30cm。每层台阶高度通常为每层台阶高度通常为0.50m-1.00m，在一般情况下各层台，在一般情况下各层台阶宜采取相同厚度。阶宜采取相同厚度。2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算2.7.1 2.7.1 基础尺寸的初步拟定基础尺寸的初步拟定1.拟定依据拟定依据 上部结构形式，使用功能等上部结构形式，使用功能等 地基基本容许承载力地基基本容许承载力 上部结构荷载大小，性质等上部结构荷载大小，性质等2.
41、7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算2.拟定原则拟定原则 形状与墩台形状相符形状与墩台形状相符 分层扩大，每层厚不小于分层扩大，每层厚不小于1m1m，常用，常用1m1m 上部结构荷载大小，性质等，层数不超过上部结构荷载大小，性质等，层数不超过3 3层层 满足刚性角要求满足刚性角要求 襟边尺寸大于襟边尺寸大于0.2m0.2m，以满足立模以及测量、，以满足立模以及测量、放线误差放线误差2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算1.中心受压中心受压基础底面处的总压应力为基础底面处的总压应力为fAAdFAGFpGdfFAGdfFbG条形基础2.偏心受压偏心受压在中心受压的情况下扩大底面积
42、，再进行检算在中心受压的情况下扩大底面积，再进行检算2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算材料力学回忆材料力学回忆截面模量截面模量M（长度三次方），别名（长度三次方），别名 截面抵抗拒、截面抵抗拒、section modulus对其形心轴的对其形心轴的惯性矩惯性矩与截面上受拉或受压边缘至形心轴距离的比值与截面上受拉或受压边缘至形心轴距离的比值 x惯性矩惯性矩I 长度单位四次方、别名长度单位四次方、别名moment of inertiax2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算2.7.2 2.7.2 地基强度的检算地基强度的检算持力层强度检算持力层强度检算yyxxWMWMANm
43、axmin maxfmax所有外力向基底形心处简化所有外力向基底形心处简化或或桥梁基础地基桥梁基础地基容许承载力容许承载力建筑基础地基建筑基础地基容许承载力容许承载力按安全系数确定按安全系数确定按可靠度确定按可靠度确定最大压应力最大压应力地基容许承载力地基容许承载力2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算软弱下卧层强度检算软弱下卧层强度检算 当地基层下存在软弱下卧层时，应进行下卧当地基层下存在软弱下卧层时，应进行下卧层强度检算，保证下卧层层强度检算，保证下卧层顶面的最大应力小于下顶面的最大应力小于下卧层的容许承载力卧层的容许承载力。maxfmax与前面的有与前面的有何不同何不同?桥规桥
44、规公式法公式法工程近似法工程近似法2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算桥规桥规公式法公式法)()(dzdd自重应力自重应力附加应力附加应力d基底的平均压应力基底的平均压应力与基底荷载分布形式无关，采用基底平与基底荷载分布形式无关，采用基底平均压应力（根据圣维南原理）均压应力（根据圣维南原理）一定深度处，土中应力分布与基底压力一定深度处，土中应力分布与基底压力分布形式无关，只取决于合力大小和作分布形式无关，只取决于合力大小和作用点位置。用点位置。2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算工程近似法工程近似法czztan2)(zbbddz)tan2)(tan2()(zazbbad
45、dz条形基础条形基础矩形基础矩形基础自重应力自重应力附加应力附加应力扩散角扩散角db扩散角扩散角正比与正比与 z/b、上下层压缩模量比、上下层压缩模量比宽宽2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算2.7.3 2.7.3 基底偏心矩的检算基底偏心矩的检算目的：目的：使地基应力较均匀分布，控制基础两侧产生过大的不均匀沉降，使地基应力较均匀分布，控制基础两侧产生过大的不均匀沉降，从而限制墩身倾斜所引起的墩顶位移。从而限制墩身倾斜所引起的墩顶位移。单向偏心单向偏心NMe 原则：原则：以基底不出现拉应力为原则，只要控以基底不出现拉应力为原则，只要控制其偏心距，使之不超过某一数值即可。制其偏心距，
46、使之不超过某一数值即可。作用于基底的总应力矩作用于基底的总应力矩作用于基底重心的竖向应力矩作用于基底重心的竖向应力矩一般要求一般要求b/6(房建房建)，或者，或者1.5(桥梁桥梁)双向偏心双向偏心2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算1 1 求出斜向弯曲时的最小应力求出斜向弯曲时的最小应力xIMyIMANyyxxmin2 2 单向偏心时的最小应力单向偏心时的最小应力)1(mineANANeANWMAN基底截面核心半径基底截面核心半径2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算3 3 令其应力等效，化双向偏心为单向偏心，且令其应力等效，化双向偏心为单向偏心，且 二者具有相同的最小应
47、力二者具有相同的最小应力ANemin1 检验判别式检验判别式 cee为避免求截面核心为避免求截面核心半径，故采用此判半径，故采用此判别式别式C的取值的取值0.7-2.0。大小与地基岩土材料性大小与地基岩土材料性质及基础本身的形状有质及基础本身的形状有关。关。总结这种关系的规律，总结这种关系的规律，为什么有这种规律？为什么有这种规律？2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算2.7.4 2.7.4 基础的倾覆稳定性检算基础的倾覆稳定性检算 较大的单向水平推力而其合较大的单向水平推力而其合力作用点又离基础底面的距离较力作用点又离基础底面的距离较高（如挡土墙或高桥台受侧向土高（如挡土墙或高桥台
48、受侧向土压力作用，大跨度拱桥在施工中压力作用，大跨度拱桥在施工中墩、台受到不平衡的推力，以及墩、台受到不平衡的推力，以及在多孔拱桥中一孔被毁）在多孔拱桥中一孔被毁）原因：原因：2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算2.7.4 2.7.4 基础的倾覆稳定性检算基础的倾覆稳定性检算目的：目的：保证墩台在最不利荷载作保证墩台在最不利荷载作用下，不致绕基底外缘转动而发用下，不致绕基底外缘转动而发生倾覆现象。生倾覆现象。倾覆稳定系数倾覆稳定系数MHeNsKi倾覆力矩稳定力矩0 检验判别式检验判别式不同的荷载组合，在不同的设计规范中，对抗倾覆稳定系数的容许值均有不同不同的荷载组合，在不同的设计规
49、范中，对抗倾覆稳定系数的容许值均有不同要求，一般对主要荷载组合要求，一般对主要荷载组合1.5，在各种附加荷载组合时，在各种附加荷载组合时，1.1-1.3。2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算s的概念：在沿截面的概念：在沿截面重心与合力作用点的连线重心与合力作用点的连线上，自上，自 截面重心至检算倾覆轴的距离。截面重心至检算倾覆轴的距离。凹多边形，倾覆轴应取基底截面的外包线凹多边形，倾覆轴应取基底截面的外包线 计算力矩时，应视各力绕基底截面形心的方向区别正负计算力矩时，应视各力绕基底截面形心的方向区别正负2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算2.7.5 2.7.5 基础的滑
50、动稳定性检算基础的滑动稳定性检算目的：目的：保证基础的位置稳定性保证基础的位置稳定性 滑动稳定系数滑动稳定系数HNfKc 检验判别式检验判别式1.12.13.1cccKKK一般情况：一般情况：施工荷载施工荷载;地地 震震 力力:2.7 2.7 浅基础的设计计算浅基础的设计计算2.7.6 2.7.6 沉降检算沉降检算目的：目的：限制墩台的沉降量限制墩台的沉降量 非岩石地基上修建了建筑物后，建筑物会发生沉非岩石地基上修建了建筑物后，建筑物会发生沉降，桥梁基础同样也会发生沉降，为保证铁路的正常降，桥梁基础同样也会发生沉降，为保证铁路的正常运营，必须限制墩台的沉降量。运营，必须限制墩台的沉降量。桥规桥
