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1、土力学与地基基础,深圳大学土木工程学院,土压力与挡土墙,综合知识,土坡稳定分析,浅基础,桩基础,挡土墙,土压力,土压力的种类,土压力与挡土墙,路堑挡土墙,桥台,道路工程中的挡土结构物,桥台,挡土结构物：,是用来支挡土体防止其侧向移动，以保证土体稳定性的 一种构筑物。,土压力：,土体作用在挡土结构物上的压力称为土压力。 土压力的计算是挡土结构物设计的重要依据。,土压力的种类：,土压力实验,在相同的墙高和填土条件下， 三个土压力间关系：,E0,Ea,Ep,第二节静止土压力计算,静止土压力产生条件,静止土压力计算公式,静止土压力分布,总静止土压力,静止土压力的应用,静止土压力产生条件,挡土墙完全没有
2、侧向位移、偏转、自身弯曲 变形时，作用在其上土压力按照静止土压力 计算。,地基土体在自重作用下无侧向变形时的 水平侧压力，就是静止土压力。,K0为静止土压力系数。,静止土压力计算公式,H,P0,静止土压力分布,H,E0,1/3H,总静止土压力,静止土压力的应用,岩石地基上的重力式挡土墙,地下室外墙,桥台,墙体不产生位移和转动时的挡土构筑物上土压力均可按静止土压力计算。,例题：P194。,第三节朗肯土压力理论,基本假定,朗肯主动土压力计算,朗肯被动土压力计算,基本假定,墙后填土表面水平,墙后单元体在水平和竖直方向的主应力方向。,墙背竖直光滑,第四节库仑土压力理论,无粘性土主动土压力的计算,无粘性
3、土被动土压力的计算,粘性土库仑土压力的计算,概述,无粘性土土坡稳定分析,粘性土土坡稳定分析,土坡稳定分析,由于土坡表面倾斜，在土体自重及其它外力作用下，土坡有从高处向低处滑动的趋势。,当土坡在一定范围内整体沿着某一滑动面向下、向外移动而丧失稳定性时，称为滑坡或土坡失稳,1996 年发生在美国加州 发生的 La Conchita 滑坡,汶川大地震中的滑坡,由于无粘性土的土粒之间无粘聚力，因此，只要位于坡面上的土单元能够保持稳定，则整个土坡就是稳定的。,T,N,Ff,无粘性土土坡稳定分析,Ks1.0时，,土坡处于安全平衡状态。,土坡稳定的极限坡角为=，因此， 也称为自然休止角。,为了保证有足够的安
4、全度，一般Ks=1.11.5。,例题1： 已知一均质砂土边坡，砂土参数为=30,=18.2kN/m3，若要求土坡稳定安全系数Ks1.2时，试计算土坡的安全坡角值为多少？,粘性土由于土粒间存在粘聚力，发生滑坡时是整块土体向下滑动,因此粘性土土坡的滑动面在土坡内部。,第三节粘性土土坡稳定分析,粘性土坡稳定分析的方法主要是条分法。,通过对大量粘性土土坡的滑坡现场调查，发现滑动面基本为圆弧面，因此，假设粘性土土坡的滑动面形状为圆弧面。,假定滑坡体和滑面以下土体均为不变形的刚体。,条分法,假定滑动面为圆弧形滑面,将滑动面以上的土体分为若干垂直土条,对作用在每一土条上的力和力矩进行分析，求出土体的稳定安全
5、系数,假定整个滑面上各点的安全系数相等,土条间法向作用力,土条间切向作用力,安全系数Fs,n-1,1,条间作用力点位置,n-1,n-1,n,条分法,土条底面的法向作用力,将土坡作为平面问题，对每个土条可分别列两个正交方向的静力平衡方程和一个力矩平衡方程共3n个方程,条分法,有n2个未知量无法求解,引入土体本构方程，但很复杂,做出各种简化假定，减少未知量个数,解决方法：,瑞典条分法、毕肖甫法 、简布法等。,有限元法,瑞典条分法,不考虑土条间的作用力,计算结果偏于保守.,瑞典条分法是条分法中最简单、最古老的方法，计算结果偏于保守。建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）推荐使用该法进行地基
6、稳定性分析。,瑞典条分法的假定：,瑞典条分法,边坡稳定分析软件Geo-slope,边坡稳定分析软件Geo-slope,边坡稳定分析软件Geo-slope,边坡稳定分析软件Geo-slope,浅基础,浅基础类型,浅基础的设计步骤,无筋扩展基础,扩展基础,柱下钢筋混凝土条形基础,十字交叉基础,筏板基础,箱形基础,墙下条形基础,柱下独立基础,墙下钢筋混凝土条形基础,柱下钢筋混凝土独立基础,浅基础类型,无筋扩展基础：,由砖、毛石、素混凝土以及灰土等材料修建的基础，又称作刚性基础。,砖基础：是砖砌筑而成，其剖面形状多为阶梯形。这个阶梯通常称为大放脚。,无筋扩展基础砖基础,混凝土基础：是用不低于C15的混
7、凝土浇捣而成，其剖面形式有阶梯形和锥形。,无筋扩展基础混凝土基础,由钢筋混凝土制成的柱下独立基础和墙下条形基础.因配有钢筋，可以做得宽而薄。,扩展基础：,扩展基础剖面形状,钢筋混凝土柱下独立基础,墙下钢筋混凝土条形基础,柱下钢筋混凝土条形基础,柱下十字交叉基础,筏板基础：,板式,梁板式,当上部荷载大，地基土软弱，采用条形基础和十字交叉基础都不能满足地基承载力时，往往需要把基础连成一整片连续的钢筋混凝土板.即:筏板基础(或满堂基础),箱形基础,箱形基础由钢筋混凝土顶板、底板、内隔墙、侧墙组成。,箱形基础有较大的刚度，对地基不均匀沉降有调整作用；箱形基础基底附加压力小，可减小地基不均匀沉降。,箱形
8、基础埋深大，降低了建筑物重心，提高了建筑物抗倾覆稳定性。,在基础设计中，一般遵循无筋扩展基础、扩展基础、 、柱下条形基础、十字交叉基础、筏板基础、箱形 基础的顺序来选择基础形式。,选择过程中尽量做到经济、合理、安全，并考虑建筑条件、 工程地质条件、技术条件、施工条件等因素来综合确定 基础形式。,只有当上述浅基础均不适合时，才考虑用桩基础等深基础， 以免造成浪费。,1、根据上部结构，初步设计基础类型、材料、平面布置。,2、根据上部荷载、地层条件，确定基础埋深。,3、确定持力层地基承载力特征值，并进行深度修正。,4、根据上部荷载和深度修正后的地基承载力值，计算基础 底面积，确定基础底面尺寸。,6、
9、计算基础高度，并确定基础剖面形状和尺寸。,5、若地基持力层下存在软弱下卧层，需要验算基础底面尺寸是否满足软弱下卧层承载力要求。,7、甲级、乙级建筑物进行地基变形计算。,8、验算建筑物的稳定性（如有必要时）。,上述步骤中有不满足要求的情况时，可对基础设计进行调整，直到全部满足要求为止。,浅基础的设计步骤,桩基础,概述,桩基础的分类,桩是一种人为在地基土中设置的柱形构件。,单根或数根桩与连接桩顶的承台一起构成桩基础。,承台是在基桩顶部设置的联结各桩顶的钢筋混凝土平台，承台的作用是保证桩群能共同承担外荷载。,概述,概述,按照承载性状分类,1、摩擦型桩,2、端承型桩,摩擦桩,端承摩擦桩,端承桩,摩擦端
10、承桩,课本P338,桩基础的分类,按照使用功能分类,1、竖向抗压桩,2、竖向抗拔桩,3、水平受荷桩,如：抗浮桩、高压电塔的桩基础,如：深基坑支护桩、抗滑桩,4、复合受荷桩,如：民用建筑中的桩基础,如：桥梁工程中的桩,桩基础的分类,深基坑支护桩,按照桩的施工方法分类,1、预制桩,施工前已预先在工厂制作好，运到工地后采 用各种机械设备把它沉入地基中的桩。,桩基础的分类,2、灌注桩:,钻孔灌注桩,冲孔灌注桩,沉管灌注桩,人工挖孔桩,先在工程现场地基土中形成桩孔，然后放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。,桩基础的分类,钻孔灌注桩,桩直径800mm、1000mm、1200mm,冲孔灌注桩,沉管灌注桩,打桩机就位,沉管,浇灌混凝土,边拔管边振动,安放钢筋笼，浇灌混凝土,成型,桩直径300mm-500mm,人工挖孔桩,桩直径大于800mm,人工挖孔桩,
