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编辑于2023-07-07 15:24:42基础工程背诵知识点
地基和基础
基础:建筑物向地基传递荷载的下部结构 地基:受建筑物影响的那一部分地层(包括持力层,下卧层/软弱下卧层)
按材料性能分类:无筋基础(刚性基础)、钢筋混凝土基础(柔性基础)
天然地基:不需要人工处理,直接利用的地基 人工地基:修建基础前,需要事先人为处理的地基
地基承载力:地基承受荷载的能力
地基承载力特征值:在保证地基稳定的条件下,使建筑物的沉降量不超过允许值的地基承载力
地基净反力:仅由基础顶面的荷载产生的地基反力
地基设计中的三种荷载组合: ①正常使用极限状态(荷载效应的标准组合和荷载效应的准永久组合) ②承载能力极限状态(荷载效应的基本组合)
原则上地基、基础、上部结构之间,必须同时满足静力协调、变形协调两个条件
原有建筑物旁修建新基础: ①新基础的埋深不宜超过原有基础的底面 ②否则应保持一定间距 ③若仍不能满足,施工期间需采取有效措施(例如:排桩)
基础埋深取值一般规定: ①桩筏或桩箱基础的埋深(不计桩长)不宜小于建筑物高度的1/18 ②抗震区筏形、箱形基础埋深不宜小于建筑物高度的1/15 ③位于岩石地基高层,埋深满足抗滑要求 ④受上拔荷载作用的结构,埋深足够满足抗拔要求
由于场地环境条件影响,基础埋深应至少在地表以下0.5m
基础上部为良好土层(存在2~3m厚的“硬壳层”)而下部为软弱土层时对于中小型建筑或6层以下住宅,宜采用宽基浅埋方案(“硬壳层”作为持力层,基础尽量浅埋)
根据基础的功能,设计基础必须满足三个基本要求
①强度要求:作用在地基上的荷载满足地基承载力要求,地基稳定有足够的安全储备
②变形要求:地基沉降变形不超过建筑物的允许值,保证上部结构不因沉降变形过大而受损或影响正常使用
③其它要求:上部结构对基础的强度、刚度和耐久性要求
浅基础
浅基础:埋置深度不大的基础(埋深小于或相当于基础底面的宽度,一般小于5m)
扩展基础
墙下条形、柱下独立
无筋扩展基础、钢筋混凝土扩展基础
无筋扩展基础举例:砖基础、毛石基础、灰土基础 (灰土 石灰:土=3:7)
联合基础
双柱联合基础:两柱公共的钢筋混凝土基础
矩形联合基础、梯型联合基础、连梁式联合基础
连续基础
柱下条形、柱下交叉条形、筏型、箱型、壳体
地基持力层承载力验算
①
②
软弱下卧层承载力验算
③
冲切破坏:柱荷载作用下,如果基础高度/阶梯高度不足,沿柱周边/阶梯高度变化(变截面)处产生冲切破坏,形成45°斜裂面的角锥体
双向受弯(基础看成双向板):矩形基础的 l/b<2 时为双向受弯。基础板看成四块固定在柱边的梯形悬臂板,分别计算柱(台阶)边缘处弯矩值
联合基础设计原则:基础底面形心尽可能与两柱合力作用点重合
箱形基础:埋深较大、基础中空,开挖卸去的土重抵偿了上部结构传来的荷载,能显著减小基底压力、降低基础沉降量
补偿性基础:建筑基础地下部分采用中空、封闭的形式,被挖取的土重就可以补偿上部结构部分或全部重量
作用: ①埋置深度大,提高基础承载力; ②降低基底附加压力 po,减小基础沉降量
沉降差:相邻两个柱基的沉降量之差
倾斜:基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值
不均匀沉降引起墙体开裂几种常见情况
a:土层分布均匀
墙体中间部分的沉降比两端部大,墙体两端部的斜裂缝呈八字形(“碟形沉降”),墙体长度大时在墙体中部下方出现近乎竖直的裂缝
b:中部硬土层凸起
墙体两端部沉降大,墙体两端部的斜裂缝呈倒置八字形(“倒碟形沉降”)
c:松散土层(如填土)厚度变化较大
d:上部结构荷载差别较大
影响因素3个:①建筑物过长;②荷载不均匀;③地基不均匀
判别为冲切破坏还是剪切破坏
当基础底面短边b>bc+2ho 时,形成破坏锥体,冲切承载力验算基础高度
当基础底面短边b≤bc+2ho 时,无法形成破坏锥体,剪切承载力验算基础高度
简答题:冲切验算(公式很重要)
柱下独立基础
pj地基净反力设计值
b基础宽度,F上部结构传来的竖向力设计值
Al冲切力的作用面积
bm:冲切破坏锥体斜裂面上下边长 bt、bb的平均值
破坏斜面在垂直面上的投影面积,破坏斜面实际面积为
柱下联合基础
um:临界截面的周长,取距离柱周边ho/2处板垂直截面的最不利周长
(为图中在截面ho/2高度处梯形基础的截面面积-矩形面积)
冲切力设计值Fl:柱轴心荷载设计值-冲切破坏锥体范围内的基底净反力
计算题1 墙下条形基础基底宽度计算(条形基础取1m单元)、二皮一收 P57作业2-4
按规范承载力表进行承载力修正
γm 基底以上土的加权平均重度
γ 基底以下土的重度
基底宽b不含垫层,砖基础默认有垫层(两侧留50-100mm)
基底宽取砖的模数60mm
一皮砖:竖向60mm 二皮砖:竖向二皮120mm 一收:水平收,60mm
P21表2-5
计算题2 地基软弱下卧层承载力验算 P29 例2-5
连续基础
敏感结构:基础间的不均匀沉降在结构内部引起较大附加应力的结构
对基础间沉降差较敏感,很小的沉降差就能引起可观的附加应力
当结构自身强度储备不足时,容易开裂
措施:加强上部结构的刚度
欠敏感结构:三铰门式钢架、排架等铰接结构
长高比L / Hf :建筑物的长度与基础底面算起的高度之比(长高比越大,整体刚度越差,纵墙越容易开裂)
上部结构刚度(整体刚度):反映整个上部结构对基础不均匀沉降或挠曲的抵抗力
架越作用:刚性基础能跨越基底中部,将所承担的荷载相对集中的传至基底边缘的现象
刚性基础:抗弯刚度很大的基础
柔性基础:抗弯刚度很小的基础
柔度指数
反映Winkler地基上梁的相对刚柔程度
λl 越大,地基梁相对柔度越大,相对刚度越小
λl ≤ π/4 短梁(刚性梁)
π > λl > π/4 有限长梁(有限刚度梁)
λl > π 长梁(柔性梁), 可按无限长梁进行分析
梁的柔度特征值
单位
梁的特征长度
地基柔度系数
winkler地基模型
p=ks 地基上任一点所受的压力强度p与该点的地基沉降量s成正比
k为基床反力系数,单位
地基表面某点的沉降与其他点的压力无关,故可以把地基土体划分成许多竖直的土柱,每条土柱可用一根独立的弹簧来代替
P77
①
②
相同的荷载作用下,作用点位于半无限梁端部时的沉降量(挠度),是无限长梁沉降量的 4 倍
地基反力系数法:应用文克勒地基模型,受水平荷载作用的桩看作弹性地基中竖直梁,通过求解梁的挠曲微分方程计算桩身内力
桩基础
深基础:埋深较大,以下部坚实土层/岩层作为持力层,把所承受的荷载相对集中地传递到地基的深层,需要特殊的设备进行施工。适用于浅层土质不良,需要利用深部位置的良好地层(桩基础是一种深基础)
桩基(即桩基础):桩、土、承台共同组成的基础,桩与连接桩顶和承接上部结构的承台组成的深基础
低承台桩基:承台底面位于地面以下。 高承台桩基:承台底面高出地面。用于桥梁、水利。
减沉复合疏桩基础:天然地基承载力基本满足要求,但沉降量过大,用疏布摩擦型桩基础减小沉降量和弥补承载力不足
复合桩基:摩擦型群桩的承台底面贴地,承台兼有浅基础作用
桩:设置于土中的竖直或倾斜的柱型基础构件
基桩:桩基础中的单桩
端承型桩:桩顶竖向荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承受,但桩端阻力分担荷载较多的桩
桩侧阻力很小可以忽略不计(端阻力max):端承桩
摩擦型桩:桩顶竖向荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承受,但桩侧阻力分担荷载较多的桩
桩端阻力很小可以忽略不计(侧阻力max):摩擦桩
刚性桩:桩很短或周围土较弱,桩土相对刚度大,桩周土发生破坏,桩转动、平移 弹性桩(半刚性桩和柔性桩):桩相对刚度小,桩身发生绕曲变形,桩下部嵌固土中部分不能转动
群桩效应:由于承台、桩、土相互作用,群桩基础中的一根桩单独受荷载时的承载力和沉降性状,往往与相同地质条件和设置方法的独立单桩有显著差别的现象
侧阻的深度效应:侧阻力τu随深度z线性增大。但实际情况并非如此。在砂土中的模型实验表明,当桩入土深达某一临界深度后,极限侧阻力就不随深度增加了
端阻的深度效应:端阻力qpu随深度h线性增大。但实际情况并非如此。在砂土中的模型实验表明,当桩入土深达某一临界深度后,极限端阻力就不随深度增加了
成桩效应:随着孔壁土侧向应力的解除,桩侧阻力减小
承台:将各桩联成一整体,把上部结构的荷载转换、调整分配于各桩,由桩传到深部较坚硬的、压缩性小的土/岩层
Hcr水平临界荷载:前一级竖向突变 Hu水平极限荷载:前一级明显陡降凹曲 P137
变刚度调平设计:考虑上部结构形式、荷载、地层分布以及相互作用效应,通过调整桩径、桩长、桩距等方式改变基桩支承刚度分布,使建筑物沉降趋于均匀、降低承台内力的设计方法
画图题6个图(P111、P128)
(正)摩阻力
负摩阻力
负摩阻力:当桩侧土体因某种原因下沉,且其下沉量大于桩的沉降时,土对桩产生的向下作用的摩阻力
中性点
负摩阻力的群桩效应系数
简答题:冲切验算(公式很重要) 计算题3 承台计算(五或九桩承台N、Nmax、Nmin,冲跨比、冲切力、截面弯矩)
柱对承台的冲切
数阴影区圈圈内桩的根数: 4根(即i=4)
角桩对多桩矩形承台的冲切
冲跨a: 柱边或变阶处至桩边的水平距离