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基礎(chǔ)工程 Foundation engineering 劉海龍 liuhailong@ 2016年8月,《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定地基計(jì)算包括三個(gè)部分： 地基承載力 地基變形 地基穩(wěn)定性,地基計(jì)算,地基承載力計(jì)算是最基本的地基計(jì)算，各等級(jí)的建筑物地基都必須滿足承載力要求,地基承載力計(jì)算,地基承載力是指地基承受荷載的能力 地基承載力的設(shè)計(jì)可按照三種不同設(shè)計(jì)原則進(jìn)行： 總安全系數(shù)設(shè)計(jì)原則 容許承載力設(shè)計(jì)原則 （應(yīng)用最廣） 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則,地基承載力計(jì)算,總安全系數(shù)設(shè)計(jì)原則：將安全系數(shù)作為控制設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)表達(dá)式中出現(xiàn)極限承載力的設(shè)計(jì)方法 設(shè)計(jì)表達(dá)式： P——基礎(chǔ)底面壓力 Pu——地基極限承載力 K——總安全系數(shù),地基承載力計(jì)算,容許承載力設(shè)計(jì)原則：將滿足強(qiáng)度和變形兩個(gè)基本要求作為地基承載力控制的標(biāo)準(zhǔn)。（正常使用極限狀態(tài)） 要求地基承載力在地基土的壓力變形曲線線性變形段內(nèi)不超過比例界限點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地基壓力 設(shè)計(jì)表達(dá)式： P——基礎(chǔ)底面壓力 [P]——地基容許承載力,地基承載力特征值,地基承載力特征值(fa)：在發(fā)揮正常使用功能時(shí)所允許采用的抗力設(shè)計(jì)值 （地基容許承載力[p]） 測(cè)試方法：載荷試驗(yàn)或其他原位測(cè)試、公式計(jì)算、結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等。,強(qiáng)度安全儲(chǔ)備： 地基變形不大于允許值,地基承載力特征值是允許沉降sa的函數(shù)，而不是一定值。 與地基承載力區(qū)別？？,P,S,允許沉降Sa越大，特征值fa越大,,,,,,,,Sa,Pu/K,fa,Pu,0,載荷試驗(yàn)曲線,地基承載力特征值確定,《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦理論公式：根據(jù)土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算,S,,,,,,,,Sa,Pu/K,Pcr,Pu,0,地基土開始出現(xiàn)剪切破壞，形成塑性區(qū),連續(xù)破壞面，剪切破壞區(qū),一般認(rèn)為，對(duì)于中心受壓基礎(chǔ)，塑性區(qū)最大深度宜控制在基底寬度的1／4；對(duì)于偏心受壓基礎(chǔ)，則宜控制在基底寬度的1／3。相應(yīng)的基底壓力分別以 和 表示。,Fa略大于Pcr,地基承載力特征值確定,《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦理論公式：,荷載偏心距e=0.033b（b為偏心方向基礎(chǔ)邊長(zhǎng)），參照淺基礎(chǔ)地基臨界荷載p1/4的理論公式，計(jì)算地基承載力特征值fa fa = Mb?γ b + Md ? γm d + Mc?c k 式中： Mb，Md ，Mc — 承載力系數(shù)，與?k 相關(guān)； γ —基底以下土的重度，地下水位以下取有效重度。 b — 基底寬度，大于6m時(shí)按6m取值，對(duì)于砂土，小于3m時(shí)按3m?。?γm —基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取有效重度。 d — 基礎(chǔ)埋置深度。 ck 、?k — 基底下一倍基寬深度范圍內(nèi)土的粘聚力 、內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值。,黏性土地基：三軸試驗(yàn)不固結(jié)不排水試驗(yàn) 經(jīng)預(yù)壓固結(jié)的地基：固結(jié)不排水試驗(yàn) 砂土和碎石土地基：c=0， ?根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)或動(dòng)力觸探試驗(yàn)推算,地基承載力特征值確定,土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)需結(jié)合地基土工作狀態(tài),短期承載力計(jì)算：（對(duì)飽和軟土地基） 施工速度較快， 地基持力層透水性及排水條件不良時(shí) 地基土因未充分排水固結(jié)而破壞 不固結(jié)不排水時(shí)內(nèi)摩擦角?=0 此時(shí)取 Mb=0，Md=1，Mc=3.14，公式可簡(jiǎn)化為： Cu為土的不排水抗剪強(qiáng)度,土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測(cè)定：,地基承載力特征值確定,天然淤泥質(zhì)土地基上，進(jìn)行堆載，地基不排水抗剪強(qiáng)度Cu=15kPa。一次性可以堆多少荷載？,淤泥質(zhì)土，Cu=15kPa,,H=？,地基承載力特征值確定,土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測(cè)定：,地基承載力不僅與土的性質(zhì)有關(guān)，還與基礎(chǔ)的大小、性狀、埋深以及荷載情況等有關(guān)。 Md大于等于1，地基承載力隨埋深d線性增加，但對(duì)實(shí)體基礎(chǔ)，由于回填土重量的相應(yīng)增加，使得這一效應(yīng)不明顯。,漢森公式：,地基承載力特征值確定,按地基載荷試驗(yàn)確定：,在現(xiàn)場(chǎng)通過一定尺寸的載荷板對(duì)擾動(dòng)較少的地基土體直接施荷，所測(cè)得的成果一般能反映相當(dāng)于深度為1～2倍載荷板寬度的土體平均性質(zhì)（壓縮性）。 試驗(yàn)方法包括：淺層平板試驗(yàn)、深層平板試驗(yàn)及螺旋板荷載試驗(yàn)、靜/動(dòng)力觸探等 成本比較高，耗時(shí)長(zhǎng)，規(guī)范要求對(duì)甲級(jí)隊(duì)建筑物采用地基載荷試驗(yàn),地基承載力特征值確定,按地基載荷試驗(yàn)確定：,地基承載力特征值確定,地基承載力特征值的修正：（現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)結(jié)果）,當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3m，或埋置深度大于0.5m時(shí)，從載荷試驗(yàn)或其他原位測(cè)試等方法所確定的承載力特征值需作修正： f a= f ak + ηbγ(b-3) + ηdγm(d - 0.5) ηb，ηd — 基礎(chǔ)寬度和埋深的承載力修正系數(shù)，按基底以下土的類型查表。 b — 基礎(chǔ)寬度，小于3m按3m計(jì)，大于6m按6m計(jì)算 d— 基礎(chǔ)埋深（確定方法）,地基承載力的深寬修正是與平板載荷試驗(yàn)及地基承載力表配套使用的技術(shù)規(guī)定，由于平板載荷試驗(yàn)的壓板寬度比較小，埋置深度等于零，將載荷試驗(yàn)的結(jié)果用于實(shí)際基礎(chǔ)時(shí)，需要按實(shí)際基礎(chǔ)的尺寸進(jìn)行修正。（用地基承載力公式計(jì)算的結(jié)果，不進(jìn)行修正）,基礎(chǔ)的一側(cè)填土，一側(cè)未填土，該如何計(jì)算承載力？,地基承載力特征值確定,巖石地基承載力特征值確定：,對(duì)完整、較完整、較破碎的巖石地基承載力特征值，可按載荷試驗(yàn)確定，對(duì)應(yīng)p-s曲線上起始直線的終點(diǎn)為比例界限。 符合終止加載條件的前一級(jí)荷載為極限荷載，除以安全系數(shù)3，所得值與對(duì)應(yīng)比例界限荷載相比取較小值。 試驗(yàn)數(shù)量不少于三組，取最小值作為巖石地基承載力。（不進(jìn)行深度修正） 也可按照室內(nèi)飽和單軸抗壓強(qiáng)度確定：,地基承載力特征值確定,地基承載力表（路橋規(guī)范）：,工程條件特殊，無法使用載荷試驗(yàn)確定,確定地基土分類 根據(jù)巖土類別、狀態(tài)及物理力學(xué)特性指標(biāo)查地基承載力表得到地基承載力容許值[fa0] 根據(jù)基礎(chǔ)埋深、寬度進(jìn)行修正得到地基承載力特征值[fa],方法步驟：,注意b、h以及r2的取法 當(dāng)持力層不透水時(shí)，基底以上靜水壓力可以看作超載，當(dāng)基礎(chǔ)位于水中不透水層[fa]按水位到?jīng)_刷線每米再加10kPa,例題,某場(chǎng)地地質(zhì)條件：第1層，雜填土，厚度1m，天然重度18kN/m3；第2層，粉質(zhì)粘土，厚度4.2m，天然重度18.5kN/m3，e=0.92，液性指數(shù)I=0.94，試驗(yàn)得到地基承載力特征值fak=136kPa。 基礎(chǔ)底面尺寸為9.5m36m的箱型基礎(chǔ)，埋深3.5m，計(jì)算修正后地基承載力,根據(jù)埋深判斷持力層為粉質(zhì)粘土，查表7.10得到承載力修正系數(shù)，根據(jù)e=0.92，I=0.94均大于0.85，可得到： 基礎(chǔ)寬度9.5m6m，按照6m計(jì)算 基礎(chǔ)底面以上圖體加權(quán)平均重度： 修正后地基承載力特征值：,例題,某橋梁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深（沖刷線以下）h=5.2m，基礎(chǔ)寬度b=2.5m，地基土為一般黏性土，孔隙比e=0.85，液性指數(shù)I=0.7，飽和重度為27kN/m3 按照路橋地基規(guī)范計(jì)算地基承載力（不考慮水位影響）,地基為一般黏性土，查表7.16，根據(jù)e=0.85，I=0.7，插值得到地基承載力容許值[fa0]=195kPa 根據(jù)深度和寬度進(jìn)行修正： 由表7.18，對(duì)一般黏性土，I=0.70.5,得到k1=0，k2=1.5 基礎(chǔ)在沖刷線以下，持力層為水位下不透水層，r2取飽和重度，27kN/m3,作業(yè),計(jì)算題 教材P207 計(jì)算題7.1、7.2、7.3,