畢業(yè)答辯模板-湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院課件

基礎(chǔ)工程主編：王曉謀編制：魏進(jìn)方磊校核：王曉謀本教材由七章組成第一章導(dǎo)論第二章天然地基上的淺基礎(chǔ)第三章樁基礎(chǔ)的基本知識及施工第四章樁基礎(chǔ)的設(shè)計計算第五章沉井基礎(chǔ)及地下連續(xù)墻第六章地基處理第七章幾種特殊土地基上的基礎(chǔ)工程

主要內(nèi)容

第一節(jié)概述

第一章導(dǎo)論

任何建筑物都建造在一定的地層上，建筑物的全部荷載都由它下面的地層來承擔(dān)。一般而言，將承受建筑物各種作用的地層稱為地基，而將建筑物與地基接觸的最下部分，也就是將建筑物的各種作用傳遞至地基的結(jié)構(gòu)物稱為基礎(chǔ)。

橋梁結(jié)構(gòu)基本組成橋梁結(jié)構(gòu)橋跨上部結(jié)構(gòu)橋跨下部結(jié)構(gòu)附屬結(jié)構(gòu)：引道、錐坡、導(dǎo)流護(hù)岸等調(diào)治構(gòu)造物基本概念

第一章導(dǎo)論

橋跨上部結(jié)構(gòu)橋跨下部結(jié)構(gòu)橋跨結(jié)構(gòu)：行車走人，跨越障礙（如江河、山谷或其他路線等）的結(jié)構(gòu)物支座系統(tǒng)：支承上部結(jié)構(gòu)并將上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的各種作用傳遞至橋梁墩臺橋墩（墩身）：設(shè)在河中、岸上或地面上支承兩側(cè)橋跨上部結(jié)構(gòu)的建筑物橋臺（臺身）：設(shè)在橋的兩端，支承上部結(jié)構(gòu)并與路基銜接，承受臺后土壓力的建筑物墩臺基礎(chǔ)：保證橋梁墩臺安全并將各種作用傳至地基的橋梁墩臺的最下部分基本概念

第一章導(dǎo)論圖1-2橋梁結(jié)構(gòu)各部分立面示意圖1-下部結(jié)構(gòu)；2-基礎(chǔ)；3-地基；4-橋臺；5-橋墩；6-上部結(jié)構(gòu)

基本概念

第一章導(dǎo)論天然地基：未經(jīng)過人為處理即可滿足設(shè)計要求的地基。

人工地基：經(jīng)過人工加固或處理后的地基。地基

基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)深基礎(chǔ)深水基礎(chǔ)

剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)柔性擴(kuò)大基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)沉箱基礎(chǔ)地下連續(xù)墻沉井基礎(chǔ)1-1概述

第一章導(dǎo)論地基基礎(chǔ)在工程中的重要性

1-1概述

第一章導(dǎo)論

工程實(shí)踐表明：建筑物地基與基礎(chǔ)的設(shè)計和施工質(zhì)量的優(yōu)劣，對整個建筑物的質(zhì)量和正常使用起著根本的作用?；A(chǔ)工程是隱蔽工程，如有缺陷，較難發(fā)現(xiàn)，也較難彌補(bǔ)和修復(fù)，而這些缺陷往往直接影響整個建筑物的使用甚至安全?；A(chǔ)工程的進(jìn)度，經(jīng)?？刂普麄€建筑物的施工進(jìn)度。基礎(chǔ)工程的造價，通常在整個建筑物造價中占相當(dāng)大的比例，尤其是在復(fù)雜的地質(zhì)條件下或深水中修建基礎(chǔ)更是如此。因此，對基礎(chǔ)工程必須做到精心設(shè)計、精心施工。

加拿大的特朗斯康谷倉建于1913年，谷倉的平面為矩形，長59.44m,寬23.47m，高度為31m，由65個圓柱形筒倉組成，采用鋼筋混凝土閥板基礎(chǔ)。設(shè)計時對地基未作勘察，不了解基底下有厚達(dá)15m左右的軟黏土層，僅根據(jù)對臨近建筑的調(diào)查判定地基承載力。建成后于當(dāng)年9月開始均勻地向谷倉內(nèi)裝載谷物，至10月發(fā)現(xiàn)谷倉產(chǎn)生大量快速沉降，1h內(nèi)的垂直沉降量竟達(dá)到30.5cm，在其后的24h內(nèi)谷倉傾倒，傾倒后谷倉的西側(cè)下沉達(dá)7.32m，東側(cè)則抬高了1.53m，整體傾斜達(dá)27°。因谷倉整體性很強(qiáng)，筒倉本身完好無損。案例一：加拿大特朗斯康谷倉

1-1概述

第一章導(dǎo)論案例二：墨西哥城某建筑

1-1概述

第一章導(dǎo)論案例三：灞河橋水毀

1-1概述

第一章導(dǎo)論

1-1概述

第一章導(dǎo)論

1-1概述

第一章導(dǎo)論橋位（包括橋頭引道）平面圖及擬建上部結(jié)構(gòu)及墩臺形式、總體構(gòu)造及有關(guān)設(shè)計資料橋位工程地質(zhì)勘測報告及橋位地質(zhì)縱剖面圖地基土質(zhì)調(diào)查試驗(yàn)報告河流水文調(diào)查資料其他調(diào)查資料（包括地震、建筑材料、氣象、附近橋梁的調(diào)查及施工調(diào)查資料）一、基礎(chǔ)工程設(shè)計和施工所需的資料

1-2基礎(chǔ)工程設(shè)計和施工所需的資料

第一章導(dǎo)論及計算作用的確定第二節(jié)基礎(chǔ)工程設(shè)計和施工所需的資料及計算作用的確定

作用：要保證橋梁的地基與基礎(chǔ)滿足強(qiáng)度、剛度（變形）、穩(wěn)定性和耐久性的要求，就需要對其在各種工況條件下的多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)算，而組成各種工況的基本要素就是作用。

作用代表值：從設(shè)計的安全性和經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，有必要對各種作用進(jìn)行分類，并針對不同設(shè)計目的采用不同的計算量值，即作用代表值。在現(xiàn)行《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60－2004）中，將公路橋涵設(shè)計采用的作用分為永久作用、可變作用和偶然作用三類。

二、作用的分類及代表值

1-2基礎(chǔ)工程設(shè)計和施工所需的資料

第一章導(dǎo)論及計算作用的確定

承載能力極限狀態(tài)：對應(yīng)于橋涵結(jié)構(gòu)或其構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形或變位狀態(tài)。基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)自身承載力及穩(wěn)定性應(yīng)采用作用效應(yīng)基本組合和偶然組合進(jìn)行驗(yàn)算。承載力驗(yàn)算時作用效應(yīng)組合中各效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)、結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)及效應(yīng)組合系數(shù)按下述規(guī)定取值；穩(wěn)定性驗(yàn)算時，各項(xiàng)系數(shù)均取為1.0。

（一）承載能力極限狀態(tài)設(shè)計

1-2基礎(chǔ)工程設(shè)計和施工所需的資料

第一章導(dǎo)論及計算作用的確定

正常使用極限狀態(tài)：對應(yīng)于橋涵結(jié)構(gòu)或其構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某項(xiàng)限值的狀態(tài)。當(dāng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求，采用作用短期效應(yīng)組合和作用長期效應(yīng)組合兩種效應(yīng)組合。

（二）正常使用極限狀態(tài)設(shè)計

1-2基礎(chǔ)工程設(shè)計和施工所需的資料

第一章導(dǎo)論及計算作用的確定1.基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算2.地基豎向承載力驗(yàn)算3.基礎(chǔ)沉降計算4.關(guān)于水浮力計算的相關(guān)規(guī)定

（三）基礎(chǔ)工程相關(guān)驗(yàn)算

1-2基礎(chǔ)工程設(shè)計和施工所需的資料

第一章導(dǎo)論及計算作用的確定（一）容許承載力設(shè)計方法

1-3基礎(chǔ)工程設(shè)計計算原則、設(shè)計方法

第一章導(dǎo)論二、地基承載力確定方法

建筑物荷載通過基礎(chǔ)傳遞到地基上，對于剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)而言，作用在基礎(chǔ)底面單位面積上的壓力稱為基底壓力。設(shè)計中要求基底壓力不能超過地基極限承載力，而且要有足夠的安全度；同時所引起的地基變形不能超過建筑物容許變形值。滿足這兩項(xiàng)要求，地基單位面積上所能承受的最大壓力就稱為地基容許承載力。如果地基容許承載力確定了，則要求的基礎(chǔ)底面積A就可用下式計算：

（1-7）

1-3基礎(chǔ)工程設(shè)計計算原則、設(shè)計方法

第一章導(dǎo)論有了地基容許承載力，地基基礎(chǔ)設(shè)計就很容易進(jìn)行。地基容許承載力設(shè)計方法是我國20世紀(jì)最常用的方法，并集累了豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，目前還有一些規(guī)范使用此種方法，如《鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（TB10002.5—2005）。然而，由于地基容許承載力設(shè)計方法本身的局限性，安全度有多大，很難給出比較準(zhǔn)確的答案。因此，這種方法需要改進(jìn)。

1-3基礎(chǔ)工程設(shè)計計算原則、設(shè)計方法

第一章導(dǎo)論2．正常使用極限狀態(tài)或變形極限狀態(tài)其意是地基受載后的變形應(yīng)該小于建筑物地基變形的允許值，表達(dá)式為

（1-9）表面上看，地基的極限狀態(tài)設(shè)計與結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)完全相同。首先滿足承載力極限狀態(tài)，保證地基穩(wěn)定；然后滿足正常使用極限狀態(tài)，符合變形要求。但是，從已有大量地基工程事故資料表明，絕大多數(shù)地基事故都是由于變形過大而且不均勻造成的。根據(jù)地基載荷試驗(yàn)和地基承載力理論可知，隨著荷載的增加，地基先產(chǎn)生壓密，再產(chǎn)生局部剪切，最后產(chǎn)生整體剪切破壞。臨塑荷載pcr遠(yuǎn)小于整體剪切破壞時的極限荷載pu。這就是說，地基在充分發(fā)揮其承載力以前，通常都產(chǎn)生較大的變形，影響建筑物正常使用，即地基設(shè)計實(shí)質(zhì)上受變形控制。（三）可靠度設(shè)計方法

1-3基礎(chǔ)工程設(shè)計計算原則、設(shè)計方法

第一章導(dǎo)論前面所講的兩種設(shè)計方法，都是把荷載和抗力當(dāng)成一個確定量；當(dāng)然，衡量建筑物安全度的安全系數(shù)也是一個確定值。其實(shí)，無論是荷載或者抗力，都存在很大的不確定性，很難確定其準(zhǔn)確地數(shù)值。土的工程特性指標(biāo)是這樣；推而廣之，其他材料的特性指標(biāo)以至于作用在建筑物上的荷載以及很多的事物和現(xiàn)象也都是這樣。

1-3基礎(chǔ)工程設(shè)計計算原則、設(shè)計方法

第一章導(dǎo)論另一方面，工程上對安全系數(shù)數(shù)值的確定，僅是根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，比較粗糙，而且不同方法之間，要求也不盡相同。說明這種用確定數(shù)量的荷載和抗力以單一安全系數(shù)所表征的設(shè)計方法有不夠科學(xué)之處。于是另一種新的分析方法，即可靠度分析方法就逐漸發(fā)展起來。

1-3基礎(chǔ)工程設(shè)計計算原則、設(shè)計方法

第一章導(dǎo)論

可靠度設(shè)計方法也稱以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法?？煽慷鹊牡难芯吭缭?0世紀(jì)30年代就已開始，當(dāng)時是圍繞飛機(jī)失效所進(jìn)行的研究。大約20世紀(jì)40年代已應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計中。1983年我國頒布《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（草案）就完全按國際上發(fā)展推行的建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計的基本原則，采用以概率統(tǒng)計理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法。

1-3基礎(chǔ)工程設(shè)計計算原則、設(shè)計方法

第一章導(dǎo)論

由于地基土是在漫長的地質(zhì)年代中形成的，是大自然的產(chǎn)物，其性質(zhì)十分復(fù)雜，所以地基土具有比任何人工材料大得多的變異性，它的復(fù)雜性質(zhì)不僅難以人為控制，而且要清楚地認(rèn)識它也很不容易。地基可靠性分析的精度，在很大程度上取決于土性參數(shù)統(tǒng)計分析的精度。如何恰當(dāng)?shù)貙Φ鼗列詤?shù)進(jìn)行概率統(tǒng)計分析，是基礎(chǔ)工程最重要的問題。

國外在18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命以后，城建、水利、道路建筑規(guī)模的擴(kuò)大促使人們對基礎(chǔ)工程的重視與研究，對有關(guān)問題開始尋求理論上的解答。此階段在作為本學(xué)科的理論基礎(chǔ)的土力學(xué)方面，如土壓力理論、土的滲透理論等有局部的突破，基礎(chǔ)工程也隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展而得到新的發(fā)展，如19世紀(jì)中葉利用氣壓沉箱法修建深水基礎(chǔ)。20世紀(jì)20年代，基礎(chǔ)工程有比較系統(tǒng)、比較完整的專著問世，1936年召開第一屆國際土力學(xué)與基礎(chǔ)工程會議后，土力學(xué)與基礎(chǔ)工程作為一門獨(dú)立的學(xué)科取得不斷的發(fā)展。20世紀(jì)50年代起，現(xiàn)代科學(xué)新成就的滲入，使基礎(chǔ)工程技術(shù)與理論得到更進(jìn)一步的發(fā)展與充實(shí)，成為一門較成熟的獨(dú)立的現(xiàn)代學(xué)科。1-4基礎(chǔ)工程學(xué)科的發(fā)展概況

第一章導(dǎo)論

第四節(jié)基礎(chǔ)工程學(xué)科發(fā)展概況

我國是一個具有悠久歷史的文明古國，我國古代勞動人民在基礎(chǔ)工程方面，也早就表現(xiàn)出高超的技藝和創(chuàng)造才能，許多宏偉壯麗的中國古代建筑逾千百年仍留存至今安然無恙的事實(shí)就充分說明了這一點(diǎn)。如隋代李春于公元595～605年建造的河北趙州安濟(jì)橋，是世界上首創(chuàng)的石砌敞肩平拱橋。其凈跨為37.02m，寬9m，矢高7.23m，采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)平面尺寸為5.5m×10m，高4.4m，建在較淺的密實(shí)粗砂地基上。反