基础工程期末复习

第一章绪论凡是因建筑物荷载作用而产生应力与变形的岩石体，统称为地基。将建筑物荷载传递给地基的地下结构部分称为基础。地基覆盖层：位于持力层以下的所有地层；持力层：直接承托基础底面的地层；下卧层：位于持力层以下的地层软弱下卧层/刚性下卧层地基应满足的两个基本要求：1.满足地基的强度和稳定性要求作用于地基上的荷载不超过地基承载力，并有足够的安全储备；2.满足地基的变形要求地基的变形不超过地基的容许变形值。基础设计的基本原则：1.防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，应具有足够的安全度；2.地基与基础的变形满足建筑物正常使用的允许要求；3.基础应具有足够的强度、刚度和耐久性。地基的主要作用：安全可靠地支承建筑物的全部荷载，保证其正常使用。基础的作用：支承，扩散，传递基础根据埋深不同可分为浅基础和深基础1.当基础埋深不大（一般小于5M或不大于基础底面宽度）时称为浅基础；2.埋深较大，且需采用特殊方法和机具施工的基础称为深基础。地基一般分为两类：1.天然地基：未经处理直接支撑基础的地层；2.人工地基：经人工处理后支撑基础的地基建筑物一般是由上部结构、基础和地基三部分组成。第二章浅基础地基基础方案通常有天然地基上浅基础/人工地基上浅基础/深基础。浅基础的设计内容归纳为地基设计和基础设计两大部分。地基基础设计1.等级划分为甲级、乙级和丙级荷载取值1.按地基承载力确定基底面积，埋深，桩数：采用正常使用极限状态下荷载效应的标准组合；2.计算地基变形：正常使用极限状态下荷载效应的准永久值组合；3.计算挡土墙压力，地基及斜坡稳定：承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但分项系数均为1；4.确定基础高度，计算基础内力，配筋：承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数；5.验算基础裂缝宽度：正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。基础的设计方法1.常规设计法：静力平衡法和倒梁法①不考虑地基、基础与上部结构的共同作用，把三者分离开来分别进行计算；②优点：计算简便，满足静力平衡条件；③缺点：忽略三者受荷后变形的连续性，不经济，不合理；④适用于：沉降较小或较均匀；基础刚度大。2.地基上梁的计算法①仅考虑地基与基础的相互作用，而忽略上部结构刚度的影响；②以静力平衡条件和变形协调条件为基础。无筋扩展基础由于无筋扩展基础所用的材料抗拉、抗剪强度较差，设计时为了防止基础的弯曲破坏保证基础内的拉应力与剪应力不超过其相应的材料强度设计值，通常是用基础构造的限制来实现的，基础的每个台阶的宽度与其高度之比不得超过基础台阶高宽比的允许值，即Ho≥（b-bo)/2tanα截面形状是矩形，为节省基础材料常做成锥形，为便于施工多做成阶梯型。扩展基础柱下钢筋混凝土独立基础了解墙下钢筋混凝土条形基础1.如地基不均匀，为增强基础的整体性和抗弯能力，可采用有肋的条形基础；这种基础的高度可以很小，故适宜于需要宽基浅埋的情况基础埋深的影响因素：1.建筑物本身的情况①建筑物的用途和结构类型；（若地基局部加深，应将地基做成台阶形，逐渐由浅过渡到深，高宽比为1：2，条件好的为1：1）②作用在地基上的荷载大小与性质；2.建筑物环境的条件①工程地质和水文地质条件；（地下水是考虑水文地质条件的主要因素)②地基土的冻融条件；③相邻建筑物基础埋深的影响五种地基i自上而下都是良好的土层；基础应尽可能浅埋；ii自上而下都是软弱土层；应考虑人工地基和深基础方案；iii上部为软弱土层而下部为良好土层的地基；若上部软弱土层在2m以内，基础宜穿过软弱土层置于下面良好土层上；若上部软弱土层在2-4m,对于低层房屋考虑将基础放在上部软弱土层上，对于重要建筑物或带有地下室的房屋将地基置于下部良好的土层上；若上部软弱土层大于4m，宜采用人工地基或深基础；iv上部为良好土层而下部为软弱土层的地基；若上部良好土层为2-4m，可视为“硬壳层”，基础应尽量浅埋而采用宽基浅埋的方案，此时应对软弱下卧层进行承载力验算；若上部良好土层小于2m，则按软弱土层考虑，应采用人工地基或深基础方案；v若干层良好与软弱土层交替相间组合的地基。基础的埋置深度，一般是指设计地面至基础底面之间的垂直距离。确定基础的埋深，实质上是选择基础合适的持力层，即直接支承基础的土层或岩层选择基础埋深的原则：1.在满足地基稳定和变形要求的条件下，基础应尽量浅埋；2.当上层地基的承载力大于下层土时，宜利用上层土做持力层；（基础顶面一般至少低于设计地面0.1m）3.除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m；4.高层建筑应具有足够的埋深来保持其稳定性。解决不均匀沉降的措施：1.选择承载力大而变形小的地基作为持力层，采用桩基础或其他深基础；2.选用恰当有效的方法对软弱地基进行人工处理；3.从地基、基础和上部结构共同作用出发，在建筑、结构和施工方面采取以下措施：I建筑措施①建筑的体型应力求简单；②设置沉降缝；③加强建筑物的整体刚度；（控制建筑物的长高比；合理布置纵、横墙）④恰当安排相邻建筑物基础间的间距；⑤调整建筑物各部分的标高；II结构措施①减轻建筑物自重；②设置圈梁；③减小或调整基底附加压力；截面形状常为梯形④加强基础的刚度；⑤选用适应不均匀沉降的的结构；III施工措施①合理安排施工顺序；②基础周围不宜堆载；③保护基底的地基土；④防止施工的不利影响。第三章连续基础地基、基础和上部结构的相互影响地基及基础的相互作用P54架越作用：基础能够跨越基底中部，把所承担的荷载相对集中地传至基底边缘的现象。直线分布法静定分析法与倒梁法的区别静定分析法P671.没有考虑基础与上部结构的相互作用，基底正负弯矩分布不均匀；2.不利截面上的弯矩计算绝对值一般较大。倒梁法1.只考虑了柱间的局部弯曲，忽略了基础的整体弯曲；2.柱位处弯矩和柱间最大弯矩较均衡，所得不利截面上的弯矩绝对值一般较小.基底反力局部调整原因：①反力呈线性分布及视柱脚为不动铰支座与实际不符；②上部结构的整体刚度对基础整体弯矩有抑制作用；导致：支座反力与相应的柱轴力相差较大；调整方法：支反力与柱轴力之差作为荷载，重新计算。弯矩调整两边跨的跨中弯矩及第一内支座的弯矩值宜乘以1.2的增大系数。补偿性基础：开挖基坑所移走的土体重量补偿（或替换）了建筑物（包括基础及其台阶上的土重）的部分或全部重量。按这个原理进行的地基基础设计称为补偿性基础设计基底实际平均压力P（已扣除水的浮力）基底平面处土的自重应力Бc全补偿性基础设计P=Бc超补偿性基础PБc欠补偿性基础PБc优点：可使基底附加应力大大减少，但仍存在沉降问题第四章桩基础桩是一种柱状细长构件，埋置于土中，将上部结构的荷载传递至稳定良好的岩土层。桩基础是最常见的深基础形式，桩周围土层提供的侧向阻力和桩端土层提供的端部阻力共同平衡上部荷载，这就是桩基础区别于浅基础的重要特征。桩基础可分为单桩基础和群桩基础两种；也可分为低承台桩基础和高承台桩基础。桩的主要优点：①竖向承载力高；②沉降量小；③能承受一定的水平荷载和上拔荷载；④可提高地基基础的刚度，改变自振频率；⑤可提高建筑物的抗震能力桩基础的设计原则：①单桩承受的荷载不超过单桩承载力特征值；②建筑桩基础的沉降变形计算值不应大于桩基沉降变形允许值；③坡地、岸边的桩基础应进行整体稳定性验算；④桩身和承台本身的承载力、变形和裂缝均应满足结构设计要求。桩侧正摩阻力：桩受竖向荷载作用下，桩相对于桩侧土体作向下位移，土体对桩产生向上作用的摩阻力；桩侧负阻力：桩周土体因某种原因发生下沉，其沉降位移大于桩身相对点的向下位移时，在桩侧表面出现的向下作用的摩阻力。中性点：在Ln深度处，桩周土与桩截面沉降相等，无相对位移，其摩阻力为零，该点称为中性点。P98第五章挡土墙重力式挡土墙的选型重力式挡土墙按墙背倾斜情况分为仰斜，垂直和俯斜三种。仰斜式承受的土压力最小，做护坡时最合理；垂直式和俯斜式用在填方地段，以便于施工和夯实；山坡上建墙用直立式，因为俯斜墙身较高而入土浅，俯斜土压力较大。为增强基底的抗滑稳定性，常将基底做成逆坡，一般采用0.1：1（土坡）到0.2:1（岩石),此时岩土的承载力降低，因此将地基的承载力折减，按逆坡大小分别采用0.9和0.8。重力式挡土墙的构造重力式挡土墙的计算P1871.基础埋置深度（土质地基：最小埋深0.5-0.8m；岩石地基：大于0.3m）2.墙身构造3.排水措施4.回填土的选择5.沉降缝和伸缩缝6.挡土墙的材料要求7.挡土墙的砌筑质量第八章地基处理地基处理方法选用原则：安全适用/技术先进/经济合理/因地制宜/就地取材/确保质量/保护环境/节约资源1.换填垫层法（常用作浅层地基的处理）定义：挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层，回填坚硬、较粗粒径的材料，并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。基本原理：①提高地基的承载力；②减少地基的沉降量；③加速软土的排水固结；④防止地基土的冻胀；⑤消除黄土及膨胀土的湿陷性、胀缩性等。适用于：淤泥/淤泥质土/湿陷性黄土/素填土/杂填土地基/暗沟、暗塘等浅层软弱地基/不均匀地基按材料分类：砂垫层/砂卵石垫层/碎石垫层/素土垫层/粉煤灰垫层/矿渣垫层垫层是作为基础的持力层处理地基的。垫层的设计内容就是确定其断面的合理厚度和宽度。P251施工要点垫层施工一般应分层铺填、分层压实、分层质量检验.①关键是必须保证达到设计要求的密实度；②材料的选择应因地适宜、合理可行；③基坑开挖时应避免坑底土层受扰动；④做好基坑排水。2.预压法（解决两个问题：沉降问题和稳定问题）：堆载预压法与真空预压法定义：对地基进行堆载或真空预压，使地基土固结的地基处理方法。基本原理：饱和软黏土地基在上部堆重或真空负压荷载作用下，孔隙水慢慢被排出，孔隙体积逐渐减小，地基固结变形，同时随孔隙水压力逐渐减小，有效应力逐渐增加，地基土的强度逐渐增长。适用于：淤泥质土/淤泥/冲填土等饱和黏性土地基真空预压法处理地基必须设置排水竖井3.强夯法和强夯置换法定义：强夯法——反复将夯锤提到高处使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，将地基土夯实的地基处理方法；强夯置换法——将重锤提到高处使其自由落下形成夯坑，并不断夯击坑内回填的砂石、钢渣等硬粒料，使其形成密实的墩体的地基处理方法。强夯法的基本原理：加密作用/液化作用/固结作用/时效作用强夯法适用于：碎石土/砂土/低饱和度的粉土与黏性土/湿陷性黄土/素填土/杂填土等地基4.复合地基定义：复合地基是由基体和增强体两部分组成，共同承受上部结构荷载并协调变形的人工地基。（非均质和各向异性）区别于均质地基区别于桩基础与桩基础的区别：复合地基属地基范畴，桩基属基础范畴。桩基中桩体直接与基础连接，复合地基中竖向增强桩体不直接与基础连接，而是通过垫层过渡。垫层的主要作用：①排水；②调整桩土的应力比，充分发挥桩间土的承载力。工作机理：桩体作用/排水固结作用/挤密作用/加筋作用计算P261第九章区域性土地基1.特殊土：具有特殊工程的土；2.特殊土的地理分布具有区域性，也称区域性特殊土；3.软土地基定义：天然孔隙比大于或等于1.0且天然含水量大于液限的细粒土。（淤泥，泥炭，淤泥质土，泥炭质土）成因：滨海沉积/湖泊沉积/河滩沉积/沼泽沉积分布：沿海地区/内陆平原/山间洼地工程性质：低透水性/高压缩性/低强度/触变性/流变性/不均匀性地基处理：宽基浅埋/减小基底的附加压力/铺设砂垫层/排水固结/复合地基/桩基4.黄土地基湿陷系数δsP276定义：产生于第四纪历史时期干旱条件下的沉积物。（主要呈黄色和褐黄色，颗粒组成以粉粒（0.075-0.005mm）为主，同时含有砂粒和黏粒。原生黄土：不具层理的风成黄土；次生黄土：原生黄土经流水冲刷、搬运和重新沉积形成的黄土。黄土的湿陷：黄土受水浸湿后，在压力（自重或附加应力）作用下由于结构破坏而显著下沉的现象。黄土可分为湿陷性黄土和非湿陷性黄土两大类。（我国湿陷性黄土占黄土的四分之三）湿陷性黄土又分为非自重湿陷性和自重湿陷性两种。黄土湿陷性的影响因素1.黄土的湿陷机理①溶盐假说（黄土中存在大量的易溶盐）；②欠压密理论（干旱少雨气候下形成的黄土，沉积过程中水分蒸发，土粒间盐类析出，胶体