浅基础设计PPT演示文稿

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1、1,7.4 地基承载力,概述 一、基本概念： 地基承载力：地基承受荷载的最大能力。包括两方面的内容，一为地基的强度满足上部荷载的要求，二为变形不超过允许值 。 二、地基承载力确定方法 1、总安全系数设计原则： 式中：p-基础底面的压力（KPa） pu地基极限承载力（KPa） k-总安全系数,2,2、允许承载力设计原则： p p p-地基允许承载力，由地基压力变形曲线上不超过比例极限的地基压力。 3、概率统计设计原则 现行规范采用的方法。 采用地基承载力特征值。其含义：发挥正常使用功能时所采用的抗力设计值，其实质就是地基容许承载力。 下面针对建筑地基规范、路桥地基规范地基承载力的确定方法进行讲解

2、。,3,一、 建筑地基规范关于地基承载力特征值确定方法 1、按土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值 适用条件：荷载的偏心矩e0.033b（b为偏心方向基础边长） 计算理论：浅基础的临界荷载P1/4 计算公式：,式中：fa-由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值； Mb、Md、Mc-承载力系数，根据按表7-9查取； b-基础底面宽度，大于6m按6m取值，对于砂土，小于3m时按3m取值；,4,cK-基第下一倍短边宽度的深度范围内土的粘聚力标准值； K-基底下一倍短边宽度的深度范围内土的内摩擦角的标准值； r-基础底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度（浮重度）； rm-基础埋深范围内各层土土的

3、加权平均重度，地下水位以下取浮重度,5,表7.9,6,说明： （1）cK 、K的取值，要求采用原状土以三轴剪切试验测定，一般要求在建筑场地范围内布置6个以上的取土钻孔，各孔中同一层土的试验不少于三组。 （2）确定抗剪强度指标cK 、K的试验方法必须与地基土的工作状态相适应。例如：对饱和软土，不固结不排水剪的内摩擦角=0，由表7-9知：Mb=0、Md=1、Mc=3.14将上式中的ck相应改为cu则地基承载力设计值：fa=0d+3.14 cu这时，增加基础底面尺寸不可能提高地基承载力。但是K 0的土，增加基底宽度，承载力将随着的提高而逐渐增大。,7,（3）系数Md1，故承载力随埋深d线性增加。但对

4、设置后回填土的实体基础，因埋深增大而提高的那一部分承载力将被基础和回填土G的相应增加而有所抵偿；尤其是对的软土，Md=1，由于rcro，这两方面几乎相抵而收不到明显的效果。 （4）以上公式的适用条件为荷载的偏心矩e0.033b（b为偏心方向基础边长）。 （5）按土的抗剪强度确定地基承载力时,没有考虑建筑物对地基变形要求，要进行地基承载力的变形验算。,8,2、按地基载荷试验确定 （1）载荷试验确定地基土承载力特征值 fak,9,载荷试验数据整理：由载荷试验可得到P-S曲线，再由P-S曲线确定地基承载力特征值。 1）对于密实砂土、硬塑粘土等低压缩性土，其P-S曲线有明显的起始直线段和极限值，即显急

5、进破坏的陡降段（有明显的拐点）。 地基承载力特征值=P-S曲线的比例界限荷载pb（p1） 对于少数显“脆性”破坏的土，pb与pu（极限荷载）很接近，当pu1.5pb 地基承载力特征值=1/2pu,10,2)对于有一定强度的中、高压缩性土，如松砂、填土、可塑粘土等，P-S曲线无明显转折点。 当压板面积为0.250.5m2, 地基承载力特征值为s/b=0.010.015所对应的荷载。 软土地基承载力特征值为s/b=0.02所对应的荷载。 以上两者的地基承载力特征值不应大于最大加载量的一半。,11,（2） 岩石地基承载力特征值 fa A、试验：按载荷试验确定。每个场地的载荷试验的数量不少于3个，取最

6、小值作为岩石地基承载力特征值fa（不再对承载力进行深度修正）。 B、取值： 1）对应于P-S曲线上起始直线的终点为比例界限； 符合终止加载的前一级荷载为极限荷载。将极限荷载除以3的安全系数，所得值与对应于比例界限的荷载相比较，取两者最小值。 2）对完整、较完整和较破碎的岩石地基承载力特征值，也可以根据室内饱和单轴抗压强度试验所得。,12,式中：fa-岩石地基承载力特征值（KPa） frk-岩石饱和单轴抗压强度标准值（KPa） r -折减系数，对完整岩石体可取0.5; 对较完整岩石体可取0.20.5: 对较破碎岩石体可取0.10.2 3、其他原位测试地基承载力特征值 除荷载实验外，还可采用静力触

7、探、动力触探、标准贯入试验等。对于地基基础设计等级为甲级、乙级时，应结合室内实验成果分析，不宜单独应用。 4、采用地区的经验数值（各地区地基承载力计算公式或表格） 5、 建筑地基规范关于地基承载力特征值的修正,13,5、 建筑地基规范关于地基承载力特征值的修正 建筑地基规范规定：当基础宽度大于3m，埋置深度大于0.5m时，从荷载试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值尚应修正。,式中：fa-修正后的地基承载力特征值（KPa） fak-地基承载力特征值（KPa） b、d-分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别查表7-10取值。,14,-基底持力层土的重度，地下水

8、位以下取浮重度（KN/m3） m-基础底面以上埋深范围内土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度（KN/m3） b-基础底面宽度（m）；当b6m时按6m取值。 d-基础埋置深度（m）；当d0.5m时按0.5m取值，一般自室外地面标高算起。在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从自然地面标高算起。对于地下室，如采用箱形基础或筏板时，基础埋置深度自室外地面标高算起；当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起。,15,二、路桥地基规范地基承载力确定 1、魏锡克公式（或汉森公式） 适用范围：路桥、港口等 公式：,式中：pu-地基土极限承载力；（按6-8计算） A -

9、与土接触的有效基底面积； A-基底面积； K-安全系数，K=23。,16,2、 路桥地基规范地基承载力表 路桥地基规范提供了承载力表,确定地基允许承载力,步骤如下: (1)确定土的分类名称 一般地基土,根据塑性指数粒径工程地质特征等分为六类,即粘性土、砂类土、碎卵石类土、黄土、冻土及岩石。 （2）确定土的状态 土的状态是指土层所处的天然松密和稠度状况。 粘性土的天然状况按塑性指数（即稠度指数）分为坚硬、半坚硬、硬塑、软塑和极软状态。 砂类土根据相对密度分为梢密、中等密实、密实。 碎卵石类土按密实度分为密实、中等密实、松散。,17,（3）确定土的允许承载力o 当基础最小边宽度b2m、埋深h3m时

10、，各类地基土在各种有关的自然状态下的允许承载力o可从规范查取。 一般粘性土可按液性指数及天然孔隙比从表7-11查取o 砂类土地基的允许承载力o可按密实度和湿度从表7-12中查取,18,一般粘性土地基允许承载力o（KPa） 表7-11,19,砂类土地基的允许承载力o(KPa) 表7-12,20,（4）按基础埋置深度、宽度修正o，确定地基允许承载力 当基础宽度大于2m或埋置深度超过3m且h/b4时，上述一般地基土（除冻土和岩石外）的允许承载力可按下式计算： = o+K1r1（b-2）+K2r2（h-3） 式中：o-基础宽度b2m。埋置深度超过3m时地基的允许承载力（KPa） b-基础验算剖面底面的

11、最小边宽或直径（m），如b10m时，仍按10m计算； h-基础的埋置深度（m），对于受水流冲刷的基础，由一般冲刷线算起，不受水流冲刷的基础，由挖方后的地面算起。,21,r1-基底下持力层的天然重度（KN/m3）如持力层在地下水位以下且为透水性时，应取浮重度； r2-基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度； K1、K2-修正系数，其值如表 （表7-13）,22,修正系数K1、K2 表7-13,23,【例7-1】某桥梁基础，基础埋置深度（一般冲刷以下）h=5.2m，基础底面短边尺寸b=2.6m。地基土为一般粘性土，天然孔隙比eo=0.85，液性指数IL=0.7，土在水面以下的重度（饱和状态

12、）ro=27KN/m3。要求按路桥地基规范： （1）查表确定地基土的允许承载力； （2）计算对基础宽度、埋置深度修正后的地基允许承载力。,24,【解】（1）查表确定地基土的允许承载力o 按eo=0.85.IL=0.7，一般粘性土查表7-11得：o=195 KPa （2）计算对基础宽度、埋置深度修正后的地基允许承载力 一般粘性土按 IL=0.7（0.5）查表7-13得K1=0，K2=1.5。 持力层（一般粘性土）为水面以下的不透水层：r2=27KN/m3。 = o+k1r1(b-2)+k2r2(h-3)= 195+0+1.527(5.2-3)=284.10KPa,25,【例7-2】已知某拟建建筑

13、物场地地质条件:第一层:杂填土、层厚1.0m,=18KN/m3;第二层:粉质粘土，层厚4.2m,=18.5KN/m3,e=0.92,IL=0.94,地基承载力特征值fak=136KPa,试按以下基础条件分别计算修正后的地基承载力特征值： （1）当基础底面为4.0m2.6m的矩形独立基础,埋深d=1.0m; (2)当基础底面为9.5m36m的箱形基础,埋深d=3.5m. 【解】根据建筑地基规范 （1）矩形独立基础下修正后的地基承载力特征值fa 基础宽度b=2.6m(0.85)查表7-10得:,26,b=0；d=1.0,(2)箱形基础下修正后的地基承载力特征值 基础宽度b=9.5m(6m),按6m

14、考虑;d=3.5m,持力层仍为粉质粘土, b=0；d=1.1 m =(181.0+18.52.5)/3.5=18.4KN/m3 fa=136+018.5(6-3)+1.018.4(3.5-0.5)=191.2KPa,27,【例7-3】某建筑物承受中心荷载的柱下独立基础底面尺寸为2.5m1.5m,埋深d=1.6m;地基土为粉土,土的物理力学性质指标:=17.8KN/m3，ck=1.2KPa，k=220。试确定持力层的地基承载力特征值. 【解】由于基础承载中心荷载(偏心距ek=0)，根据土的抗剪强度指标计算持力层特征值fa 根据查表7-9得:Mb=0.61;Md=3.44,Mc=6.04,28,7

15、.5 基础底面尺寸的确定 根据建筑地基基础设计规范GB50007-2002的要求，在偏心荷载作用下，地基承载力应符合下式要求：,式中 pk 相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压应力值； pkmax相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘处的最大压应力值；,29,pkmin相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘处的最小压应力值； fa经基础宽度和埋深修正后的地基承载力特征值。根据建筑地基基础设计规范GB50007-2002的要求确定。 上式中将地基承载力特征值提高20的原因，是因为只在基础边缘的局部范围内出现，而且中的大部是由活荷载而不是恒荷载产生的。,30,路桥地基规范：按容许承载力验算

16、 max 式中： max-基础底面处的最大压力值； -修正后的地基容许承载力。,31,一、按地基持力层的承载力计算基底尺寸 1、中心荷载作用下的基础 轴心受压时，假定基础底面的压力为均匀分布，设计时应满足下式要求：,32,式中：Nk基础顶面相应于荷载标准组合时轴向力设计值； fa经基础宽度和埋深修正后的地基承载力特征值，根据建筑地基基础设计规范GB50007-2002的要求确定； Gk基础及基础上回填土的自重标准值； Gk= G dA= G dab G基础和回填土的平均重度，一般取20kN/m2，地下水位以下取10kN/m2； a、b分别为基底的长边和短边尺寸。 把Gk=A=ab式代入到上式，经整理后得,33,设计时先按上式求得A，再确定两个边长。一般轴心受压基础底面采用正方形较为合理，即：b=a=（A)1/2。