基础工程03刚性基础与扩展基础.ppt
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1、基础工程,电子教案,2.刚性基础与扩展基础,刚性基础或无筋扩展基础由素混凝土、砖、毛石、灰土和三合土等材料砌筑、高度由刚性角控制、基础部分扩大了的基础钢筋混凝土扩展基础(或柔性基础)当不便于采用刚性基础或采用刚性基础不经济时,做成钢筋混凝土材料的基础。(例柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础),2.1 概 述,2.1 概 述,构造要求基础埋置深度的选择地基承载力刚性基础与扩展基础的设计计算,基本内容,刚性基础构造要求,图2-1,图2.1 刚性基础构造示意d柱中纵向钢筋直径,砖基础毛石基础素混凝土基础 上述基础材料都要符合强度等级要求灰土基础 石灰和土(粘性土)按其体积比3:7或2:8
2、构成三合土基础 由石灰:砂:碎砖(或碎石)按1:2:41:3:6配成,刚性角:式中 bi无筋扩展基础任一台阶的宽度(mm)Hi相应的台阶高度(mm)tan无筋扩展基础台阶宽高比的允许值,按规范表选用,2.1.1 刚性基础构造要求,无筋扩展基础台阶高宽 比的允许值,图2-2,图2.2 砖基础剖面图(a)“两皮一收”砌法;(b)“二一间隔收”砌法,2.1.1 刚性基础构造要求,刚性基础的特点 稳定性好,施工简便 用于6层的民用建筑、荷载较小的桥梁基础以及 涵洞等;刚性基础局限性 当基础承受荷载较大时,则用料多,自重大,埋深 也加大,钢筋混凝土扩展基础,墙下钢筋混凝土条形基础 砌体承重墙体及挡土墙、
3、涵洞下常采用 的基础形式,柱下钢筋混凝土独立基础 建筑物中的柱、桥梁中的墩常用的基础形式,图2.3 墙下钢筋混凝土扩展基础(a)无肋(b)有肋,钢筋混凝土扩展基础构造要求,(1)锥形基础的边缘高度不宜小于200mm,坡度i1:3;小于250mm时,可做成等厚度板。阶梯形基础的每阶高度,宜为300500mm。,(2)基础下的垫层厚度一般为100mm。,(3)底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm,间距不宜大于200mm和小于100mm。当有垫层时,混凝土的保护层净厚度不宜小于40mm,无垫层时不宜小于70mm。纵向分布筋,直径不小于8mm,间距不大于300mm。,(4)混凝土强度等级不宜低于C2
4、0。,(6)当地基软弱或承受荷载有差异时,为了增强基础的整体和抗弯能力,可采用带肋的墙基础。肋部的纵向钢筋和箍筋按经验确定。,(5)根据经验,初选时基础的高度一般大于或等于b/8。,钢筋混凝土扩展基础构造要求,图2.4 柱下钢筋混凝土单独基础(a)台阶型(b)锥台型(c)杯口型,钢筋混凝土扩展基础构造要求,2.2 基础埋置深度的选择,持力层直接支撑基础的土层下卧层持力层以下的各土层选择基础埋置深度,也就是选择合适的地基持力层,持 力 层,下 卧 层,图2.5 基础埋置深度示意,应考虑因素:建筑结构条件与场地环境条件工程地质条件水文地质条件地基冻融条件,2.2 基础埋置深度的选择,结构条件荷载大
5、小荷载性质场地环境,图2.6 相 邻 基 础 埋 深,2.2 基础埋置深度的选择建筑结构条件与场地环境条件,2.2 基础埋置深度的选择场地环境条件,若满足图示(b3m,a2.5m)则条形基础矩形基础不满足要求时,应进行地基稳定性验算,d,图2.7 土坡坡顶处基础的埋深,地基由多层土组成,上好下软,基础应尽量浅埋地基上软下好,应具体分析,进行方案比较地基在水平方向倾斜较大时,基础埋深如图处理基础在风化岩层中时,2.2 基础埋置深度的选择 工程地质条件,图2.8 台 阶 形 过 渡 处 理,2.2 基础埋置深度的选择 水文地质条件,遇水时,基底应尽量放在地下水位以上基底低于潜水面时,要考虑基坑排水
6、、支护和地下水水质问题若遇承压水时,应验算基坑的稳定性桥墩基础应埋置在最大冲刷线下一定深度,图2.9 基坑下埋藏有承压含水层的情况,2.2 基础埋置深度的选择 水文地质条件,冻胀机理冻胀现象影响冻胀的因素(土类、地下水位及气温)冻融条件考虑 先按规范进行地基土冻胀性的划分(五类),后再进行最小埋深dmin的计算式中 hmax基底下允许残留冻土层的最大厚度 设计冻深,2.2 基础埋置深度的选择 地基冻融条件,2.3 地基承载力,定义:地基土单位面积上承受荷载的能力称为地基承载力三个问题 地基承载力的基本概念及基本验算 影响地基承载力大小的因素 确定地基承载力的方法,2.3 地基承载力,建筑物因地
7、基问题引起破坏的两种主要原因:基础过大的沉降或者沉降差 地基产生滑动破坏,总安全系数设计原则 容许承载力设计原则,同时满足强度(ps)条件 概率极限状态设计原则,地基承载力设计原则,定fa(特征值),建筑地基规范要求:,pk相应于荷载效应标准组合时,基础底面处的平均压力值 pkmax相应于荷载效应标准组合时,基础底面边缘的最大压力值 fa 修正后的地基承载力特征值,公路桥涵地基与基础设计规范要求:max基底最大压应力 地基土修正后的容许承载力,基本验算,2.3 地基承载力,影响因素:,地基土的成因与堆积年代 地基土的物理力学性质 地下水 上部结构情况,2.3 地基承载力,确定地基承载力的常用方
8、法:,按土的抗剪强度指标以理论公式计算按现场载荷试验或其它原位试验确定按有关规范提供的承载力或经验公式确定,原则:不过分严格,也不随意简化,2.3 地基承载力,2.3.1 按土的抗剪强度指标确定,公式来由 式中 pu地基极限承载力,按魏锡克或汉森等理论公式(或称为“以土的抗剪强度指标”)计算 A与土接触的有效基底面积 A 基底面积,魏锡克:,2.3.1 按土的抗剪强度指标确定,2.3.1 按土的抗剪强度指标确定,汉森:,图2.10,2.3.2 按地基载荷试验确定,图2.11 载荷试验示意图(堆载),规范规定甲级必须进行该法优点:成果可靠该法缺点:费时、耗资,2.3.2 按地基载荷试验确定,同一
9、土层参加统计的试验点不应少于三点,符合要求后,取该平均值作为地基承载力特征值fak,p-s线有明显比例界限时(密砂、硬土)fak=p1极限荷载能确定,且pu2.0p1时,取fak=0.5pu当不能按上述两点确定(中、高压缩性土的缓变型曲线),取s/b=0.010.015时对应荷载作为fak,2.3.2 按地基载荷试验确定,图2.12 按载荷试验成果确定地基承载力基本值(a)低压缩性土;(b)高压缩性土,方法:(1)钻孔,贯入器放入孔底;(2)63.5kg重锤以76cm高度自由下落将贯入器击入土中15cm(3)继续打入30cm的锤击数N,标准贯入试验得标准贯入击数N,修正后得标准贯入击数N查表得
10、:承载力标准值,其他原位测试 标准贯入试验,图2.13,图2.13 标准贯入器构造图,其他原位测试按静力触探试验确定地基承载力,比贯入阻力:,根据比贯入阻力查经验表格或由经验公式计算确定承载力特征值,图2.14 静力触探示意图,建筑地基规范推荐的公式(P1/4)条件:荷载偏心距e0.033b(b为偏心方向基础边长)式中 由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值、承载力系数,根据k查规范表 基础底面宽度 基底下一倍短边宽的深度范围内土的内摩擦角标准值及土的粘聚力标准值 基础底面以下土的重度,水下取浮重度 基础埋深范围内各层土的加权平均重度,2.3.3 按地基规范承载力公式确定,宽度与深度修正条件
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