地基承載力特征值與基礎(chǔ)底面尺寸確定修改課件

1、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的典型步驟：確定基礎(chǔ)埋 深求 得持力層承載力選 擇基礎(chǔ)底面尺寸驗(yàn)算持力層承載力是否滿足pf驗(yàn)算軟弱下臥層驗(yàn)算地基變形調(diào)整基礎(chǔ)尺寸結(jié)束否是否否是Terzaghi(1943)極限承載力公式在整體剪切破壞情況下（密實(shí)砂土和堅(jiān)硬粘土地基）對(duì)條形基礎(chǔ)：對(duì)直徑為b的圓形基礎(chǔ)：對(duì)邊長(zhǎng)為b 方形基礎(chǔ)：對(duì)于寬為b，長(zhǎng)為l的矩形基礎(chǔ)，按b/l值在條形基礎(chǔ)（b/l 0）及方形基礎(chǔ)（b/l=1）的承載力之間插值而得。Terzaghi(1943)極限承載力公式 在局部剪切破壞的情況下（軟粘土或松散砂地基上），建議用調(diào)整抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，即用：相應(yīng)于局部剪切破壞的承載力因素,由 查下圖中的虛線或由 查圖中的實(shí)線。代替

2、，極限承載力采用下式：魏錫克(Vesic)極限承載力公式 中心荷載作用下條形基礎(chǔ)的地基極限承載力基本公式與Terzaghi公式相同，但其承載力系數(shù)不同。式中：承載力因素，分別由下式確定或查表承載力因素 Nc Nq Nr Nq / Nc tan Nc Nq Nr Nq / Nc tan 012345678910111213141516171819202122232425 5.145.385.635.906.196.496.817.167.537.928.358.809.289.8110.3710.9811.6312.3413.1013.9314.8315.8216.8818.0519.3220.

3、72 1.001.091.201.311.431.571.721.882.062.252.472.712.973.263.593.944.344.775.265.806.407.077.828.669.6010.66 0.000.070.150.240.340.450.570.710.861.031.221.441.601.972.292.653.063.535.074.685.396.207.138.209.4410.88 0.200.200.210.220.230.240.250.260.270.280.300.310.320.330.350.360.370.390.400.420.430

4、.450.460.480.500.51 0.000.020.030.050.070.090.110.120.140.160.180.190.210.230.250.270.290.310.320.340.360.380.400.420.450.47 26272829303132333435363738394041424344454647484950 22.2523.9425.8027.8630.1432.6735.4938.6442.1646.1250.5955.6361.3567.8775.3183.8693.71105.11118.37133.88152.10173.64199.26229

5、.93266.89 11.8513.2014.7216.4418.4020.6323.1826.0929.4433.3037.7542.9248.9355.9664.2073.9085.3899.02115.31134.88158.51187.21222.31265.51319.07 12.5414.7416.7219.3422.4025.9930.2235.1941.0648.0356.3166.1978.0392.25109.41130.22155.55186.54224.64271.76330.35403.67496.01613.16762.89 0.530.550.570.590.61

6、0.630.650.680.700.720.750.770.800.820.850.880.910.940.971.011.041.081.121.151.20 0.490.510.530.550.580.600.620.650.670.700.730.750.780.810.840.870.900.930.971.001.041.071.111.151.19 魏錫克(Vesic)極限承載力公式須指出的是：許多地基承載力公式都可寫成Terzaghi公式的形式，且這些公式中的Nc、Nq相同，但Nr差別較大。由Vesic公式算得結(jié)果與實(shí)際分析結(jié)果誤差不大，且偏于安全。Vesic根據(jù)影響承載力的各種

7、因素對(duì)公式進(jìn)行修正。例如：基礎(chǔ)底面的形狀、偏心和傾斜荷載、基礎(chǔ)兩側(cè)覆蓋層的抗剪強(qiáng)度、基底和地面傾斜h和土的壓縮性等其它因素的影響等，到目前是為止，考慮得最多，最全面。基礎(chǔ)形狀的影響: 對(duì)方形或圓形基礎(chǔ),采用半經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)形狀因素加以修正,修正后的極限承載力公式為:Sc、Sq、Sr-基礎(chǔ)形狀因素，按以下公式確定： 矩形基礎(chǔ)：式中：b為基礎(chǔ)寬度， l為基礎(chǔ)長(zhǎng)度偏心和傾斜荷載的影響： 分析表明，偏心和傾斜荷載作用下，極限承載力將有所降低。對(duì)于偏心荷載，如為條形基礎(chǔ)，用有效寬度bb-2e (e為偏心距)來代替原來的寬度b；如為矩形基礎(chǔ)，則用有效面積Abl代替原來面積A，其中bb-2eb，l=l-2el，

8、eb、el分別為荷載在短邊和長(zhǎng)邊方向的偏心距。 當(dāng)荷載偏心和傾斜同時(shí)存在時(shí)：式中：ic、iq、ir荷載傾斜因素其他影響因素 當(dāng)為有利于傳遞較大水平荷載將基底做成傾斜式或當(dāng)?shù)孛鎯A斜時(shí)，承載力公式中須引入傾斜系數(shù)。在某些條件下尚須考慮下列影響：(1) 土壓縮性的影響；(2) 基底尺寸大小的影響；(3) 基礎(chǔ)底面粗糙度的影響；(4) 基礎(chǔ)豎向剖面形狀的影響；(5) 相鄰基礎(chǔ)相互作用的影響；(6) 地下水位的影響；(7) 地基土分層的影響；(8) 加荷速率的影響等。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50007-2002） 當(dāng)荷載偏心矩eb/30（b為偏心方向基底邊長(zhǎng)）時(shí)，根據(jù)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定地基

9、承載力特征值可按下式計(jì)算，并應(yīng)滿足變形要求：fa=Mbrb+Mdrmd+Mcck式中：Mb、Md、Mc 承載力系數(shù)(表) b基礎(chǔ)底面寬度，大于6m時(shí)按6m取值，對(duì)于砂土小于3m時(shí)按3m取值； k、 ck基底下一倍短邊寬深度內(nèi)土的內(nèi)摩擦角、粘聚力(UU)和重度的標(biāo)準(zhǔn)值，地下水位以下土的重度取有效重度； r基底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度； rm基底以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取有效重度。承載力因素Mr、Mq、Mck（度）MrMqMck（度）MrMqMc024681012141618200.000.030.060.100.140.180.230.290.360.430.511.00

10、1.121.251.391.551.731.942.172.432.723.063.143.323.513.713.934.174.424.695.005.315.66222426283032343638400.610.80(0.7)1.10 (0.8)1.40 (1.0)1.90 (1.2)2.60 (1.4)3.40 (1.6)4.20 (1.8)5.00 (2.1)5.80 (2.5)3.443.874.374.935.596.357.218.259.4410.846.046.456.907.407.958.559.229.9710.8011.73注：k基底下一倍短邊寬深度內(nèi)土的內(nèi)摩擦角

11、標(biāo)準(zhǔn)值。承載力系數(shù)NB、Nh、NcNBNhNc0481216202428323640 0.000.060.140.230.360.510.801.402.504.207.201.001.251.551.942.433.063.874.936.358.2510.84 4.104.555.115.756.507.258.759.9011.1013.0015.20 粉土承載力基本值(kPa)第一指標(biāo)：孔隙比e第二指標(biāo)：含水量 w (%)101520253035400.50.60.70.80.91.0410310250200160130390300240190150125(365)2802251801

12、45120(270)215170140115(205)(165)130110(125)105(100)注：1.括號(hào)內(nèi)數(shù)字僅供內(nèi)插值用； 2.第二指標(biāo)的折算系數(shù)為0； 3.在湖、塘、溝、谷與河漫灘地段新近沉積的粉土，其工程性質(zhì)一般較差，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)踐經(jīng)驗(yàn)取值。粘性土承載力基本值(kPa)第一指標(biāo)：孔隙比e第二指標(biāo)：液性指數(shù) IL00.250.500.751.001.200.50.60.70.80.91.01.1475400325275230200430360295240210180160390325265220190160135(360)295240200170135115(265)210170

13、135115105170135105注：1.括號(hào)內(nèi)數(shù)字僅供內(nèi)插值用； 2.第二指標(biāo)的折算系數(shù)為0.1； 3.在湖、塘、溝、谷與河漫灘地段新近沉積的粘性土，其工程性能一般較差；第四紀(jì)晚更新世(Q3)及其以前沉積的老粘性土，其工程性能通常較好。這些土均應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)踐經(jīng)驗(yàn)取值。沿海地區(qū)淤泥和淤泥質(zhì)土承載力基本值(kPa)天然含水量w(%)36404550556575f0(kPa)100908070605040注：1.本表僅適用于定義范圍內(nèi)的紅粘土； 2.第二指標(biāo)的折算系數(shù)為0.4。注：對(duì)于內(nèi)陸淤泥和淤泥質(zhì)土，可參考使用。紅粘土承載力基本值(kPa)土的名稱第二指標(biāo)：液塑比Ir=第二指標(biāo)：含水比 aw

14、=0.50.60.70.80.91.0紅粘土1.73802702101801501402.3280200160130110100次生紅粘土250190150130110100素填土承載力基本值(kPa)壓縮模量E s1-2(MPa)75432f0(kPa)1601351158565注：1.本表僅適用于堆填時(shí)間超過十年的粘性土，以及超過五年的粉土； 2.壓實(shí)填土的地基承載力，可按規(guī)范第6.3.2條采用；3. E s1-2為與壓縮系數(shù)a1-2相應(yīng)的壓縮模量。砂類土承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)土類 N 10153050中砂、粗砂粉砂、細(xì)砂180140250180340250500340注：本表僅適用于粘性

15、土和粉土組成的素填土。粘性土承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)N 357911131517192123fk(kPa)105145190235280325370430515600680粘性土承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)N10 15202530fk(kPa)105145190230砂類土承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)N10 10203040fk(kPa)85115135160地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk(kPa) (相當(dāng)于特征值fak ) ：承載力標(biāo)準(zhǔn)值：式中：回歸修正系數(shù):變異系數(shù):平均值:標(biāo)準(zhǔn)差:地基承載力設(shè)計(jì)值fd(kPa)(相當(dāng)于修正后的fa )： 規(guī)范表格都是針對(duì)基礎(chǔ)寬度b3m，埋置深度d0.5m的情況作出，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)換算

16、為地基承載力設(shè)計(jì)值fd 。當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時(shí),當(dāng)計(jì)算所得設(shè)計(jì)值fd0.50, 查表2-4得=23, tan=0.424基底處的平均壓力p和土的自重應(yīng)力czz +cz =34+70=104 kPa (2.53.0的縱墻正向相對(duì)撓曲（彎曲段的矢高與其長(zhǎng)度之比）的允許值（約0.00050.0007)比反向撓曲大。即縱墻抵抗正向撓曲的能力比抵抗反向撓曲的能力大。一般砌體承重結(jié)構(gòu)房屋的長(zhǎng)高比不大，以局部出現(xiàn)斜裂縫為主，以局部?jī)A斜作為地基的主要變形特征。（表）對(duì)框架結(jié)構(gòu)：主要因柱基的不均勻沉降是構(gòu)件受剪扭曲而損壞。通常要求相鄰柱基的沉降差0.002l(l為柱間距)與剛性結(jié)構(gòu)有關(guān)的地

17、基變形特征:主要變形特征：整體傾斜影響因素:地基不均勻,荷載不均勻,相鄰建筑物的影響允許值的確定: 人們視覺的敏銳程度(1/250)； 結(jié)構(gòu)損壞 (1/150)；傾斜允許值隨建筑物高度增加而遞減。地基基礎(chǔ)規(guī)范規(guī)定:基礎(chǔ)傾斜引起矩形基底邊緣壓力增量p不得超過平均壓力p的1/40作為允許傾斜值的控制標(biāo)準(zhǔn)。即 p =pmax-p=p6e/bp/40若假設(shè)上部結(jié)構(gòu)重心位于建筑物高度Hg的一半(即Hg/2)處，則允許偏心距e=Hg/2,代入上式得要求驗(yàn)算地基特征變形的建筑物范圍:地基基礎(chǔ)規(guī)范根據(jù)地基復(fù)雜程度、建筑物規(guī)模和功能特征以及由于地基問題可能造成建筑物破壞或影響正常使用的程度，將地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分為三

18、個(gè)設(shè)計(jì)等級(jí)。根據(jù)建筑物的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)及長(zhǎng)期荷載作用下地基變形對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響程度，對(duì)地基變形作出具體規(guī)定： 設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)、乙級(jí)的建筑物，均應(yīng)按地基變形設(shè)計(jì)；(2)表3.0.2所列范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)等級(jí)為丙極的建筑物可不作變形驗(yàn)算，如有下列情況之一時(shí)，仍應(yīng)作變形驗(yàn)算：要求驗(yàn)算地基特征變形的建筑物范圍: 地基承載力特征值小于130kPa，且體型復(fù)雜的建筑； 在基礎(chǔ)上及其附近有地面堆載或相鄰基礎(chǔ)荷載差異較大，可能引起地基產(chǎn)生過大的不均勻沉降時(shí)； 軟弱地基上的建筑物存在偏心荷載時(shí)； 相鄰建筑距離過近，可能發(fā)生傾斜時(shí)； 地基內(nèi)有厚度較大或厚薄不均的填土，其自重固結(jié)未完成時(shí)。表3.0.2 可不作地基變形計(jì)

19、算設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)的建筑范圍地基主要受力層情況地基承載力特征值fak(kPa)60 fak 8080 fak 100100 fak 130130 fak 160160 fak 200200 fak 300各土層坡度（%）5510101010建筑類型砌體承重結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)（層數(shù)）555667單層排架結(jié)構(gòu)(6m柱距)單跨吊車額定起重量(t)510101515202030305050100廠房跨度(m)121824303030多跨吊車額定起重量(t)355101015152020303075廠房跨度(m)121824303030煙囪高度(m)30405075100水塔高度(m)1520303030容積

20、(m3)50501001002002003003005005001000表3.0.2 可不作地基變形計(jì)算設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)的建筑范圍表注：1. 地基主要受力層系指條形基礎(chǔ)底面下深度為3b(b為基礎(chǔ)底面寬度)，獨(dú)立基礎(chǔ)下為1.5b，且厚度均不小于5m的范(二層以下一般的民用建筑除外)； 2. 地基主要受力層中如有承載力特征值小于130kPa的土層時(shí)，表中砌體承重置結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)符合地基基礎(chǔ)規(guī)范第七章的有關(guān)要求；3. 表中砌體承重結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)均指民用建筑，對(duì)于工業(yè)建筑可按廠房高度、荷載情況折合成與其相當(dāng)?shù)拿裼媒ㄖ訑?shù)；4. 表中吊車額定起量量、煙囪高度和水塔容積的數(shù)值系指最大值。地基變形計(jì)算應(yīng)符合如

21、下規(guī)定：由于建筑地基不均勻、荷載差異很大、體型復(fù)雜等因素引起的地基變形，對(duì)于砌體承重結(jié)構(gòu)應(yīng)由局部?jī)A斜控制；對(duì)于框架結(jié)構(gòu)和單層排架結(jié)構(gòu)應(yīng)由相鄰柱基的沉降差控制；對(duì)于多層或高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)應(yīng)由傾斜值控制；在必要情況下，需要分別預(yù)估建筑物在施工期間和使用期間的地基變形值，以便預(yù)留建筑物有關(guān)部分之間的凈空，考慮連接方法和施工順序。此時(shí)一般建筑物在施工期間完成的沉降量，對(duì)于砂土可認(rèn)為其最終沉降量已完成80%以上；對(duì)于低壓縮性粘性土可認(rèn)為已完成最終沉降量的5080%，對(duì)于中壓縮性粘性土可認(rèn)為已完成2050%，對(duì)于高壓縮性粘性土可認(rèn)為已完成520%。按允許沉降量調(diào)整基礎(chǔ)底面尺寸：基本概念：沉降量：對(duì)于p0

22、一定，荷載不同的基礎(chǔ)，荷載愈大，則尺寸愈大，即b大，則s大。如果荷載一定，則b越大，p0越小，s越小。即： s可以通過調(diào)整尺寸來調(diào)整式中：、E0地基泊松比和變形模量； p0基底平均附加壓力； b 矩形基礎(chǔ)的寬度或圓形基礎(chǔ)的直徑； 沉降影響系數(shù)，按基礎(chǔ)剛度、底面形狀 及計(jì)算點(diǎn)位置而定。以迭代法調(diào)整基底尺寸：三個(gè)前提條件：高壓縮性地基；考慮相鄰基礎(chǔ)的影響假設(shè)地基具有線性變形性質(zhì)而可用疊加原理。即：不同尺寸的相鄰基礎(chǔ)j，k（如圖），引入沉降影響系數(shù)，基礎(chǔ)的沉降可分別表達(dá)為： sj=jjFj+jkFk ； sk=kkFk+kjFj 則兩基礎(chǔ)的沉降差可表達(dá)為： kj =（kkjk）Fk（jjkj）Fjj

23、k表示k 基礎(chǔ)承受單位荷載在j 基礎(chǔ)中心處引起的沉降。迭代法分三步進(jìn)行：第一步：用允許沉降量計(jì)算基底壓力p,由上式有第二步:計(jì)算近似解第三步:比較Ak與Ak若滿足精度取Ak作為最終結(jié)果，若不滿足，以Ak為Ak代入第一步再次迭代。對(duì)柱網(wǎng)下，驗(yàn)算沉降差與柱距之比最大的一對(duì)。沉降影響系數(shù):沉降量:可以表示為:例題7:不同尺寸的相鄰基礎(chǔ)j、k如圖所示： 兩基礎(chǔ)中心距離為4m，F(xiàn)j=390kN，F(xiàn)k=745kN，按相同的承載力設(shè)計(jì)值f確定的兩基礎(chǔ)底面面積分別為Aj=2.01.5=3m2，Ak=3.0 2.0=6m2 已經(jīng)求得各沉降影響系數(shù)值如下： jj=0.4100mm/kN， jk=0.0305mm/

24、kN， kk=0.3117mm/kN， kj=0.0207mm/kN， 試分別按下列條件調(diào)整基底尺寸：(采用第一次迭代近似值) sk*=sj*200mm； sk*sj*20mm； sk*=sj*160mm；解先計(jì)算調(diào)整前的沉降量和沉降差：按 條件（1）調(diào)整：因sj=183mmsj*=200mm,故只能擴(kuò)大Ak。令=0，可得調(diào)整后的基底附加壓力Ak應(yīng)增大為解按 條件（2）調(diào)整：欲使沉降差減小到=20mm，則pk*應(yīng)為故：按 條件(3)調(diào)整:因兩基礎(chǔ)的沉降量都大于160mm,故須同時(shí)減少它們的基底附加壓力,據(jù)題意有:即：1.8702pk*+0.0621pj*=1.230pj*+0.183 pk*=160解之,得 pj*=117.94kPa, pk*=8