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1、2. 2. 刚性基础与扩展基础刚性基础与扩展基础2 2 2.刚性基础与扩展基础基础结构构造要求 基础埋置深度的选择 地基承载力的确定方法 浅基础的设计计算（地基承载力与变形验算）内容提要3 3 2.刚性基础与扩展基础n无筋扩展基础（或刚性基础） 由素混凝土、砖、毛石、灰土和三合土等抗压性 能好、而抗弯抗剪性能差的材料砌筑而成，通常 由台阶的容许宽高比或刚性角控制设计。 n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采用钢筋混凝土材料做成的基础，如柱下钢筋混 凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础）。2.1 2.1 概概 述述4 4 2.刚性基础与扩展基础2.1.1
2、2.1.1 刚性基础构造要求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5 5 2.刚性基础与扩展基础n砖基础 n毛石基础 n素混凝土基础 上述基础材料都要符合强 度等级要求 n灰土基础 石灰和土（粘性土）按其 体积比3：7或2：8构成 n三合土基础 由石灰：砂：碎砖（或碎 石）按1：2：41：3：6配成n刚性角(宽高比)： bi 任一台阶宽度(m); Hi 相应台阶高度(m); tan 台阶宽高比的允许 值，参照下述规范表格经 验值选用 2.1.1 2.1.1 刚性基础构造要求刚性基础构造要求刚性角的定义见图2-1。限制基础刚性角的主要目的是防止基础发生弯曲破坏。
3、7 7 2.刚性基础与扩展基础基础础材料 质质量要求 台阶宽阶宽 高比允许值许值 pk100 100pk200 200pk300 混凝土基础础 C15混凝土 11.00 11.00 11.25 毛石混凝土基础础 C15混凝土 11.00 11.25 11.50 砖砖基础础 砖砖不低于MU10,M15砂浆浆 11.50 11.50 11.50 毛石基础础 M15砂浆浆 11.25 11.50 灰土基础础 体积积比为为37或28的灰土，其 最小干密度：粉土1.55 t/m3；粉 质质粘土：1.50 t/m3；粘土：1.45 t/m3 11.25 11.50 三合土基础础 体积积比为为124136（
4、 石灰砂骨料），每层约层约 需铺铺 220mm，夯至150mm 11.50 11.20 刚性基础台阶宽高比允许值8 8 2.刚性基础与扩展基础图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 2.1.1 刚性基础构造要求刚性基础构造要求9 9 2.刚性基础与扩展基础n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及涵洞等； n刚性基础的局限性 当基础承受荷载较大时，用料多、自重大，埋深 也加大 2.1.1 2.1.1 刚性基础构造要求刚性基础构造要求10 10 2.刚性基础与扩展基础2.1.22.1.2 钢筋混凝土扩展基础钢筋混凝土
5、扩展基础n 墙下钢筋混凝土条形基础 砌体承重墙体及挡土墙、涵洞下常采用 的基础形式n 柱下钢筋混凝土独立基础 建筑物中的柱、桥梁中的墩常用基础形式11 11 2.刚性基础与扩展基础图2.3 墙下钢筋混凝土扩展基础 （a）无肋；（b）有肋2.1.22.1.2 钢筋混凝土扩展基础构造要求钢筋混凝土扩展基础构造要求12 12 锥形基础边缘高不宜200mm和s）条件 n概率极限状态设计原则f fa a（特征值）（特征值）31 31 2.刚性基础与扩展基础n建筑地基基础设计规范要求:p pk相应于荷载效应标准组合时基底平均压力 p pkmax相应于荷载效应标准组合时基底边缘最大压力 f fa 修正后的地
6、基承载力特征值n 公路桥涵地基与基础设计规范要求：max基底最大压应力 修正后的地基承载力容许值2.3 2.3 地基承载力地基承载力基本验算基本验算32 32 2.刚性基础与扩展基础影响因素：n 地基土的成因与堆积年代 n 地基土的物理力学性质 n 地下水 n 上部结构情况冲（洪）积土 坡积土 33 33 2.刚性基础与扩展基础确定地基承载力的常用方法：n按土的抗剪强度指标以理论公式计算 n按现场载荷试验或其它原位试验确定 n按有关规范提供的承载力或经验公式确定 Pcr、 P1/4、 Pu原则：不过分严格，也不随意简化34 34 2.刚性基础与扩展基础2.3.1 2.3.1 按土的抗剪强度指标
7、确定按土的抗剪强度指标确定n公式 n来由 pu地基极限承载力，按魏锡克或汉森等理论公式计算 A与土接触的有效基底面积 A 基底面积35 35 2.刚性基础与扩展基础魏锡克公式：魏锡克公式：2.3.1 2.3.1 按土的抗剪强度指标确定按土的抗剪强度指标确定36 36 2.刚性基础与扩展基础2.3.1 2.3.1 按土的抗剪强度指标确定按土的抗剪强度指标确定汉森汉森 公式：公式：图图2.102.1037 37 2.刚性基础与扩展基础2.3.2 2.3.2 按地基载荷试验确定按地基载荷试验确定图2.11 载荷试验示意图（堆载） 规范规定甲级甲级必须进行 该法优点：成果可靠 该法缺点：费时、耗资38
8、 38 2.刚性基础与扩展基础2 2.3.2.3.2 按地基载荷试验确定按地基载荷试验确定39 39 2.刚性基础与扩展基础同一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fakn np-sp-s线有明显比例界限时线有明显比例界限时( ( 密砂、硬土密砂、硬土) ) f fakak=p=p1 1 n n极限荷载能确定，且极限荷载能确定，且p pu u3m, d0.5m； 修正后的地基承载力特征值fa为： fak从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值 hb、hd分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，查规范表格 n n 承载力的修正（建规
9、）承载力的修正（建规）：2.3.3 2.3.3 按地基规范承载力公式确定按地基规范承载力公式确定44 44 2.刚性基础与扩展基础 当b2m, d3m，且h/b4，则容许承载力为： 0当基础宽度b2m，埋深h3m时的容许承载力，查规范表确定（见下述步骤） k1、k2分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，查规范表2.3.3 2.3.3 按地基规范承载力公式确定按地基规范承载力公式确定n n 承载力的修正（桥规）承载力的修正（桥规）：45 45 2.刚性基础与扩展基础 桥规桥规查表确定0的步骤： 定名Dr、N查表得0IL 定态修正？前公式粘性土Ip砂类土（粒径级配） Y=0N46 46 2.刚
10、性基础与扩展基础各种地基规范承载力公式区别：n建筑地基规范与公路桥涵地基规范的区别 ：前者无表，但容许制定地方性经验表格或规范； 后者仍然保留全国统一的承载力表格 n港口工程地基规范采用极限承载力除以抗力分 项系数的方法 2.3.3 2.3.3 按地基规范承载力公式确定按地基规范承载力公式确定Fk地基极限承载力的竖向分力标准值 R抗力分项系数47 47 2.刚性基础与扩展基础【 例 题 1 】n某桥梁基础，基础埋置深度(一般冲刷线以下)h 5.2m，基础底面短边尺寸b2.6m。地基土为一般 粘性土，天然孔隙比e0.85，液性指数IL0.7， 土在水面以下的重度(饱和状态)027kNm3。 n要
11、求按公路桥涵地基规范： 查表确定地基土的容许承载力； 计算对基础宽度、埋深修正后的地基容许承载力。48 48 2.刚性基础与扩展基础【 例 题 2 】n 某大学4幢教职工住宅楼，均为6层建筑。经岩土 工程勘察结果，该住宅楼地基分为下列4层： 表层为人工填土，层厚1.0m2.7m； 第层为粉土层，层厚0m2.7m； 第层为粉砂层，层厚1.3m2.9m； 第层为粉质粘土，层厚超过6m。 对此粉质粘土层进行了标准贯入试验与轻型动力 触探试验等原位测试，并取原状土进行了物理力 学性试验。有关试验数据如下表所示 n要求：计算此粉质粘土的地基承载力。49 49 2.刚性基础与扩展基础粉质粘土层测试数据表粉
12、质粘土层测试数据表测试项测试项 目 数 据 样样本数n 平均值值 标标准贯贯入 试验试验 N 8.3，11.7，12.0，10.5，10.2，7.2 6 9.98 轻轻型触探 试验试验 N10 26，56，49，39，53，47，45， 43，72，26，33，37，33，35， 49 15 42.9 孔隙比e 0.466，0.602，0.773，0.796， 0.671，0.808 6 0.716 液性指数IL 0.47，0.58，0.72，0.78，0.66， 0.76 6 0.66 50 50 2.刚性基础与扩展基础承载力归总表承载力归总表 （多种方法综合确定多种方法综合确定）方 法 依
13、 据 fak或fa (kPa) 标标准贯贯入试验试验 修正后的锤击锤击 数N=6.83 186 轻轻型动动力触探试试 验验 修正后的锤击锤击 数N10=23 172 物理性试验试验 指标标 e=0.716, IL=0.66 194 理论论公式 jk=20，ck=8 kPa fa =276.3 51 51 2.刚性基础与扩展基础2.4 2.4 刚性基础与扩展基础刚性基础与扩展基础的设计计算的设计计算n n 要点要点： 地基承载力验算地基承载力验算 基底合力偏心距验算基底合力偏心距验算 地基与基础稳定性验算地基与基础稳定性验算 基础变形验算（沉降量、沉降差、倾斜基础变形验算（沉降量、沉降差、倾斜、
14、局部倾斜）、局部倾斜）52 52 2.刚性基础与扩展基础2.4.1 2.4.1 地基承载力验算地基承载力验算按地基承载力计算基底尺寸按地基承载力计算基底尺寸A An n 中心受荷基础中心受荷基础图图2.15 2.15 中心荷载作用下的基础中心荷载作用下的基础要求：53 53 2.刚性基础与扩展基础 方形基础 矩形基础 （需先选定b或l，一般取l/ b 1.02.0 ） 条形基础 沿长度方向取l m计算，则： 2.4.1 2.4.1 地基承载力验算地基承载力验算54 54 2.刚性基础与扩展基础n 偏心受荷基础2.4.1 2.4.1 地基承载力验算地基承载力验算Wx、Wy基底对x和y轴的截面抵抗
15、矩，m3 ex 、ey荷载对x轴和y轴的偏心距，m 要求：图2.16 偏心荷载作用下的基础偏心竖直力作用在任意点基底应力分布图 大偏心荷载 （el/6） 讨论: 对公路桥梁，一般由顺桥向控制基底应力计算。 但对通航河流或河流中有漂流物时，应计算撞击力在 横桥向产生的基底应力，并与顺桥向基底应力比较， 取其大者控制设计。 对于曲线桥，计算基底应力时，应按下式计算：58 58 2.刚性基础与扩展基础n n 偏心荷载下逐次渐近试算法求偏心荷载下逐次渐近试算法求A A思路思路：先试算，后验算先试算，后验算 步骤：步骤： 先按中心荷载作用下的公式预估A中 取A偏 =（1.11.4） A中 据A偏初选边长l和b 验算偏心距e和基底边缘最大压力； 调整l 和b 2.4.1 2.4.1 地基承载力验算地基承载力验算59 59 2.刚性基础与扩展基础【例2.1】柱截面300mm400mm，作用在柱底的荷载标准值：中心垂直荷载700kN，力矩80kNm，水平荷载13kN。其他参数见
