东南大学-基础工程-第二章--浅基础(2.5～2.8)

akfp式中pk——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值；fa——修正后的地基承载力特征值。1.当轴心荷载作用时2.5.1、按地基持力层的承载力计算基底尺寸§2.5基础底面尺寸的确定（持力层承载力验算，必要时软弱下卧层验算）dfaFkAGg-（矩形）（条形）Fk——相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向荷载。Gk——基础自重和基础上的土重。AGkFkpk+=A——基础底面面积。dfaFkbGg-基础平均埋深式中：2.对于偏心受压基础akfp2.1max6kkkeMFGl=+需满足的条件：Pk≤faMk——相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的力矩值。式中：对于低压缩性地基上的基础，当考虑短暂作用的偏心荷载时，e可以放宽至l/4.则,6beakkfbepp2.161max+=afW2.1MK+kpmax=AGkFk+由：或若：a3)G(F2kkmaxlpk+=持力层强度验算[σ]=[σ0]+k1γ1(b-2)+k2γ2(h-3)σmax=N/A≤[σ]σmax=N/A±∑M/W≤[σ]min《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)3设计矩形（或条形）基础底面尺寸的步骤1）确定埋深d，参见§2.3；2）按（2-14）对fak进行深度修正得fa；3）按（2-18）或（2-20）预估A0=bl、b0（考虑偏心将计算出来面积放大1.1~1.4）；4）若宽度大于3m，则重新修正fak，独立基础的短边为宽度；5）验算Pmax和e；6）若Pmax和e不适当，则调整尺寸，重复3）~5）。•对带壁柱的条形基础底面尺寸的确定，取壁柱间距离作为计算单元长度。通常壁柱基础宽度和条形基础宽度一样，均为b；壁柱基础凸出部分长度a可按基础构造要求确定。1/2左柱距L1/2左柱距bba•基础底面尺寸确定例题一±0.000m-0.300m1.0mVk0.7mMk0.6mFk条件：某粘性土重度γ＝18.2kN/m3,孔隙比e＝0.7，液性指数IL＝0.75，地基承载力特征值fak＝220kPa。现修建一外柱基础，作用在基础顶面的轴心荷载Fk＝830kN，Mk＝200kN•m，Vk＝20kN,基础埋深（自室外地面起算）为1.0m，室内地面高出室外地面0.3m，试确定矩形基础底面宽度。解：（1）先地基承载力特征值深度修正235kPa0.5)(1.018.21.62200.5)(dγηffmdaka=-+=-+=孔隙比e＝0.7，液性指数IL＝0.75的粘性土，ηd＝1.6（2）初步确定基础底面尺寸25.415.1202358302.12.1mdfFAGak=-=-g计算Gk时的基础埋深d＝（1.0+1.3）/2＝1.15m埋深范围内无地下水，hw＝0假设l/b=2.0b=1.5ml=3.0m因b3m，不必进行承载力宽度修正（3）计算基底平均压力和最大压力基底处总竖向力kNNk5.93315.10.35.120830=+=基底处的总力矩mkNMk=+=2126.020200偏心距)5.06/(227.05.933/212/mlmNMekk====基底平均压力值kPafkPaANpakk2354.207)0.35.1/(5.933/====基底处最大和最小压力====03.1132822.16.301)3227.061(0.35.15.933)61(minmaxkPakPafkPaleANpakkkNO（4）调整底面尺寸再算基底处总竖向力kNNk8.94715.12.36.120830=+=基底处的总力矩mkNMk=+=2126.020200偏心距)5.06/(224.08.947/212/mlmNMekk====基底平均压力值kPafkPaANpakk2351.185)2.36.1/(8.947/====基底处最大和最小压力====04.1072822.19.262)2.3224.061(2.36.18.947)61(minmaxkPakPafkPaleANpakkk取b=1.6m，l=3.2mOK条件：例图带壁柱的墙基础，取图中长度等于壁柱间距（3m）的T形基底面积为计算单元。作用于在基础顶面的竖向荷载Fk＝315kN，作用位置距墙中线0.15m（偏向壁柱一侧），修正后的持力层承载力特征值fa＝130kPa。要求：确定壁柱基础的底面尺寸。带壁柱条形基础底面验算（例题二）Mk0.8mFk0.58m0.82m3m1.0m0.4m1.0m0.37m0.58m0.82m0.62m0.08m解：先按经验方法初步确定底面尺寸，然后以材料力学偏心受压公式验算。（1）初步确定基础底面尺寸mdflFbGak92.0)8.020130(3315)(=-=-g取b＝1m，壁柱基础宽度与墙基同宽，取1m。壁柱基础突出墙基础的尺寸，近似取壁柱突出墙面的距离，现取0.4m。基础底面积：24.34.0131mA=+=3m1.0m0.4m1.0m0.37m0.58m0.82m0.62m0.08m（2）确定T形基础底面形心mAyAaiii58.04.3)2.01(4.015.0131=++==maa82.04.112=-=基底面积形心至基础外缘和壁柱基础边缘的距离a1和a2计算如下：（3）验算基底压力基底平均压力已满足要求，仅需验算pkmax和pkmin。4232320428.0)62.04.01124.01()08.0311213()(maAIIiii=+++=+=基底对形心轴线的惯性矩为：3m1.0m0.4m1.0m0.37m0.58m0.82m0.62m0.08m荷载对基底形心的总力矩为：mkNFMkk=-=05.22)08.015.0(基底最大压力为：kPafkPaaIMdAFpakGkk1561302.12.19.15082.0428.005.228.0204.33152max===++=++=g基底最小压力为：08.7858.0428.005.228.0204.33151min=-+=-+=kPaaIMdAFpkGkkgOKOK2.5.2软弱下卧层承载力验算：Fpdzscz软土Es1Es2zczazf+()(2)(2)kcdzlbplztgbztg-=++注意：•下卧层承载力f只做深度修正•条基无后一项•扩散角可查表kcb(p)b2ztanθdz-=+条形基础矩形基础按压力扩散角的简化计算方法地基压力扩散角θES1/ES2z/b0.250.5036°23°510°25°1020°30°注：（1）Es1为上层土压缩模量；Es2为下层土压缩模量；（2）当z/b＜0.25时，一般取θ=0°，必要时由试验确定；z/b＞0.5时，θ值不变，中间线性插值。在条件许可时可增加基础底面积以减小Pk，从而减小sz；也可减小基础埋置深度d，使Pk扩散至软弱下卧层顶面处的面积加大，相应也减小sz值。在某些情况下可能需要改变基础的类型。对软弱下卧层强度不满足的情况，()(2)(2)kcdzlbplztgbztg-=++基础底面尺寸确定例题三•已知如图所示的某矩形基础，试计算该基础底面尺寸（荷载均为标准值）。N=450kNV=20kNM=70kN•mP=60kN0.32m0.6m1.0m2.5m3/6.18mkN=g3/8.19mkNsat=g90.0=ekPaEs7500=kPafak200=淤泥质粘性土3/3.17mkN=gkPaEs2500=kPafak80=解：（1）求取地基承载力特征值)5.0()3(-+-+=dbffmbbakaggkPafa5.220)5.06.1(6.180.10200=-++=对于e=0.9的粘性土，ηd＝1.0（2）确定基础底面尺寸2078.26.1205.22060450mdfPNAGa=-+=-+=g考虑荷载偏心影响，将基底面积增大20％，则基底面积A＝1.2A0=3.34m2假设l/b=1.5b=1.49ml=2.24m取b=1.5m取l=2.3m（3）计算基底平均压力和最大压力基底处总竖向力kNN4.6206.15.13.22060450=++=基底处的总力矩mkNM=++=6.10932.0600.12070偏心距)383.06/(176.04.620/6.109/mlNMe====基底平均压力值kPafkPaANpak5.2158.179)5.13.2/(4.620/====基底处最大和最小压力====06.946.2642.15.262)3.2176.061(5.13.24.620)61(minmaxkPakPafkPaleANpakkOK（4）软弱下卧层验算先计算软弱下卧层顶面处的地基承载力特征值：kPadbffmbbaka6.127)5.01.4(23.130.180)5.0()3(=-+=-+-+=ggmd1.45.20.16.0=++=0.1=d23=3/23.131.45.28.96.16.18mkNm=+=g软弱下卧层顶面处的自重压力值：18.61.69.82.554.26czkPa=+=()(2tan)(2tan)2.31.5(179.818.61.6)(1.522.5tan23)(2.322.5tan23)32.32kcdzlbpbzlzkPa-=++-=++=54.2632.3286.58zczkPa+=+=afOKN=450kNV=20kNM=70kN•mP=60kN0.32m0.6m1.0m2.5m3/6.18mkN=g3/8.19mkNsat=g90.0=ekPaEs7500=kPafak200=淤泥质粘性土3/3.17mkN=gkPaEs2500=kPafak80=•作业一基础底面尺寸确定条件：某粘性土重度γ＝18.2kN/m3,孔隙比e＝0.7，液性指数IL＝0.75，地基承载力特征值fak＝220kPa。现修建一外柱基础，作用在基础顶面的轴心荷载Fk＝830kN，基础埋深（自室外地面起算）为1.0m，室内地面高出室外地面0.3m，试确定方形基础底面宽度。Fk±0.000m-0.300m1.0m作业二P652-22-52.5.3按允许沉降差调整基础底面尺寸1基本概念200(1)bpSE-=K基础j基础kjAAkjsskjpp=kjFF20(1)FSlE-=近似2基础底面尺寸调整jjjjjkkSFF=+kkkkkjjSFF=+不考虑邻近基础时0jkkj==2(1)jjjjjjEI-=2(1)kkkkkkEI-=2(1)jjkjEr-=2(1)kkjkEr-=两基础中心距()()kjkjkkjkkjjkjjssFF=-=---*[]()()kkjkkjjkjjFF=---调整kA*kA并近似取*jkjk=*[]()jjkjjkkjkkFF+-=+2**(1)kkkkkklE-=**kklbn=若[]kj1()mjjjjjiiijiSFF==+1()mkkkkkiiikiSFF==+*11[]()mmjiikiiikiikkjkkFFF==+-=+多个相邻基础2.5.4其它验算：•水平荷载较大时，稳定验算•建筑在斜坡上时，稳定验算•抗震验算PhPv1.2rsMKM=/tanabd-2.6扩展基础设计•（1）基本概念•无筋扩展基础系指由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土（石灰、砂、骨料）组成的墙下条形基础和柱下独立基础。•结构设计时通过控制材料强度等级和台阶宽高比（台阶的宽度与高度之比）来确定基础的截面尺寸•基础通常做成台阶状，每一台阶的宽高比应小于允许比值要求。lFbl0b0sh2.6.1无筋扩展基础设计