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1、,城市轨道交通学院,天然地基上浅基础的设计,基础的分类,基础埋置深度,减小不均匀沉降的措施,浅基的设计和计算,讲授内容,常用的砖、灰土 、混凝土、毛石、三合土等,属于刚性材料，抗压强度较高，但抗拉及抗剪强度偏低，由刚性材料制作的基础称为刚性基础。,刚性基础,一、基础的分类,1）砖：就地取材，价格低廉，施工简便，但强度、耐久性、抗冻性差。 2）灰土:石灰和粘性土按3：7或2：8混合而成，逐层虚铺并夯实，其脆性大。 3）混凝土：为节省水泥用量，可掺入30%体积的毛石，强度和耐久及抗冻均较好。 4）毛石：未加工整平的石料，就地取材，强度高未风化。 5）三合土：用石灰、砂、骨料按体积为1：2：41：3
2、：6配成。南方地区常用。,开拓知识点,柔性基础,用抗拉、抗压、抗弯、抗剪均较好的钢筋混凝土材料做基础（不受刚性角的限制），用于地基承载力较差、上部荷载较大、设有地下室且基础埋深较大的建筑. 在混凝土基础底部配置受力钢筋，利用钢筋受拉，这样基础可以承受弯矩，也就不受刚性角的限制。所以钢筋混凝土基础也称为柔性基础。,一、基础的分类,1、 独立基础：也叫“单独基础”，最常用的是柱下基础。 2、 条形基础：条形基础是墙下最常用的一种基础形式，当柱下独立基础不能满足要求时，也可以使用条形基础。条形基础分为1）墙下条形基础2）柱下条形基础3）十字交差钢筋混凝土条形基础”。若是相邻两柱相连，又称“联合基础”
3、或“双柱联合基础”。 3、 筏板基础：按其构造形式可以分为“梁板式”和“平板式”。 4、 箱型基础：由钢筋混凝土底板、顶板和纵横交错的内外隔墙组成。具有很大的空间刚度和抵抗不均匀沉降的能力，抗震性能好，且顶板与底板之间的空间可以做地下室。 5、 壳体基础：其现阶段主要用于筒形构筑物的基础。 6、 岩层锚杆基础：高塔工程中应用。,一、基础的分类,浅基础,正倒椎M形 组合壳体基础,筏板基础 （平板式和肋梁式）,一、基础的分类,浅基础,一、基础的分类,深基础,位于地基深处承载力较高的土层上，埋置深度大于5m或大于基础宽度的基础，称为深基础，如桩基、地下连续墙、墩基和沉井等。,墩基础,桩基础,1) 建
4、筑物的用途，有无地下设施，基础和形式和构造； 2 )作用在地基上的荷载大小和性质； 3 )工程地质和水文地质条件； 4 )相邻建筑物的基础埋深； 5 )地基土冻胀和融陷的影响。 小桥涵基础埋深还应考虑，冲刷深度和冰冻深度,二、基础埋置深度,1. 基础埋置深度的影响因素,选择基础埋深实质就是选择合适的地基持力层,2. 原则及基本要求 在满足承载力的条件下尽量浅埋，基本要求： 1）基础顶距离表土大于10cm 2) 除岩石以外，d大于100cm 3) 要求在局部冲刷深度以下安全值范围（常规值为1米） 4）要求不小于冻结深度线以下0.25米。（哈尔滨冻结线2米左右,北极圈最厚的地方达1400米 ） 5
5、）相邻建筑的基础，新基础不能大于旧基础埋深，否则需保证间距。,二、基础埋置深度,主要测站最大冻土深度杭州5厘米； 上海至武汉一线8-10厘米； 合肥11厘米； 济南西安45厘米； 北京85厘米； 兰州银川103厘米； 呼和浩特、沈阳120厘米以上；哈尔滨200厘米；长春150厘米； 丹东、大连90厘米。,最大冻结深度,冻土最深的地方是在大兴安岭北部、新疆和青藏高原，内蒙古的二连浩特和新疆的乌恰都在300厘米以上，位于新疆天山腹地的和静县巴音布鲁克气象站，曾记录到439厘米的深度，是我国冻土记录中的冠军。青藏公路昆仑山北坡、西藏北部安多地区永久冻土层厚达80100米 。,三、浅基设计和检算（埋深
6、5米内）,1)刚性角要求 为确保基础底面不产生拉应力，最大限度地节约基础材料。构造上通过限制刚性基础宽高比来满足刚性角的要求（参规范）。 2)基础底面宽度bmax的要求,1.刚性基础设计要求,三、浅基设计和检算,1）基础高为顶面和底面标高之差。 2）通常情况下，基础的襟边不得小于1530cm。 3）基础断面可做成梯形，也可做成阶梯形，每踏步高75cm。 4)刚性角一般为3040。,2.基础设计常规尺寸,三、浅基设计和检算,3.浅基础的主要检算项目 1）地基强度检算（持力层和软弱下卧层） 2）基底偏心检算（ ） 3）基础稳定性检算（抗倾覆、抗滑动稳定） 4）沉降检算（仅计算恒载下的基础均匀和沉降
7、差）,三、浅基设计和检算,1.地基强度检算（持力层和软弱下卧层） 1)持力层强度检算 （曲线上时为双向偏心） 2）软弱下卧层强度检算 首先判别是否属于软弱下卧层。方法为：规范法分别计算持力层和下卧层的容许承载力，如若下卧层小于持力层值，则确认为软弱下卧层。 软弱下卧层顶的总应力要求满足：,2.基底偏心检算 要求满足： （为截面核心半径）,三、浅基设计和检算,三、浅基设计和检算,3.基础稳定性检算 1）抗倾覆稳定性 2）抗滑动稳定性,（y:基底截面形心至最大受压边缘的距离）,三、浅基设计和检算,4.沉降检算 计算沉降仅考虑恒载的作用，要求 1）基础均匀总沉降值小于 2）相邻基础沉降差小于 (L为
8、相邻墩台间的跨径长度，以米计，小于25米，以25米计),三、浅基设计和检算,基础上的荷载,1.永久荷载（恒载） 是指作用位置和大小、方向固定不变的荷载。 1）作用在桥梁上部结构的恒载，主要是结构物自身的重力及附属设备等外加重力等。 2）作用在墩台的恒载，主要是上部结构的恒载支座作用力、墩台本身重力、土压力及其引起的土侧压力或水浮力（水中墩台）、基础变位影响力、混凝土收缩徐变力、预应力结构的预应力等。,三、浅基设计和检算,基础上的荷载,2.可变荷载（分为基本可变荷载即活载和其它可变荷载） 1）基本可变荷载 主要部分是车辆荷载及其影响力； 包括：汽车、汽车冲击力、离心力、汽车引起的土侧压力、人群、
9、平板挂车或履带车、平板挂车或履带车引起的土侧压力等。 2）其它可变荷载 包括自然和人为产生的各种变化力。 包括：风力、汽车制动力、流水压力、冰压力、温度影响力、支座摩阻力等。,三、浅基设计和检算,基础上的荷载,3.偶然荷载 是指偶然或极少出现的荷载。比如地震力、船只或漂流物的撞击力等。 4.荷载组合 以上各种荷载及外力，并非同时作用于桥梁上，它们发生的机率也各不相同，因此，设计桥涵时，应根据结构物的特性，考虑它们同时作用的可能性进行适当的组合。根据各种荷载的重要性，荷载的组合分为六类。（选择最不利荷载组合进行检算，并且通常以纵向验算控制设计。）,算例,某桥梁，无水，采用矩形基础，基础的尺寸见下
10、图，桥址土质为松散碎石土，基本承载力为400kpa，天然容重为17KN/m3 .已知基顶合力（不包括基础和覆土重）如下表，试进行基础检算。,基顶合力表,桥墩基础尺寸图,基底合力计算 计算基础和覆土重G：,2. 基底截面特性计算,W的计算分析?,m,3. 基底应力强度检算 1）单孔重载的应力： 2）双孔重载的应力： 3）基底容许承载力计算,600.578.7,603.7115.7,查规范：k1=2.5，k2=4.5代入上式得=658kpa. 4）基底强度由双孔重载控制 max=603.7kpa = 658kpa （合格）。,4. 基底偏心距检算 由数据表知：单孔轻载控制 e=0.81=1.05(
11、合格),5. 稳定性检算 由数据表知：单孔轻载控制。 抗倾覆稳定系数K=y/e=3.91.5(合格) 抗滑移稳定系数 (f=0.5) (合格) 6. 基础沉降量检算略,每一项检算中如何判别最不利荷载组合？,1、建筑措施 1）体型简单；2）设沉降缝； 3）控制相邻建筑物间距；4）建筑物标高的控制 2、结构措施 1）减轻自重，如摩天大楼，钢结构；2）采用筏基、箱基等整体性好的基础；3）调整附加应力,建筑结构措施,四、减小不均匀沉降的措施,3.施工措施,1)基坑底预留20cm土保护层，待基础施工人力挖除。如广州多为残积土，扰动后模量很低。 2)适当安排施工顺序。先修高、重的建筑物，后修低、轻的建筑物。 3）设后浇带等等。,施工后浇带分为后浇沉降带、后浇收缩带和后浇温度带，分别用于解决高层与低层建筑差异沉降、钢筋混凝土收缩变形减小温度应力等问题。,视窗点,四、减小不均匀沉降的措施,习题的参考资料,1.中密中砂的基本承载力0 =350kpa 2.一般粘性土的基本承载力表(kpa),IL,e,0,0.6,习题的参考资料,1.地基土容许承载力修正系数k1 k2,系数,土类别,