基础工程课件.ppt
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1、基基 础础 工工 程程主讲:菅秀文主讲:菅秀文主要内容第一章、导论第二章、天然地基上的浅基础第三章、桩基础的基本知识及施工第四章、桩基础的设计计算第五章、沉井基础及地下连续墙第六章、地基处理第七章、几种特殊地基上的基础工程第一章、导论学科概况基础工程设计和施工所需的资料及计算作用的确定基础工程设计计算应注意的事项基础工程学科的发展概况土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指工程建设的对象,即建造在地上、地下或水中的各种工程设施;也指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等技术活动。 土木工程科学技术的发展有着悠久的历史,它是伴随着人类社会的进步而发展起来的,人类建造
2、的工程设施反映出各个历史时期社会、经济、文化、科学、技术发展的面貌。 基础设施建设中的各类工程结构物,如房屋、隧道与地下工程、铁路、公路和机场以及各项市政与交通运输工程等,都需要土木工程学科的理论及其工程实践方面的研究成果。一、学科概况 土木工程学科属于工学门类,在整个科学技术领域中占有非常重要的地位,它是人类生存、社会进步、经济发展所依赖的主要学科之一。随着科学技术的进步和工程实践的发展,土木工程这个学科也已发展成为内涵广泛、门类众多、结构复杂的综合体系。土木工程学科的发展需要借助于基础科学、材料科学、管理科学和电子信息技术等研究成果。同时,土木工程学科的发展也促进了其它相关学科以及高新技术
3、的发展。土木工程学科有如下二级学科: (1)岩土工程 (2)结构工程 (3)市政工程 (4)供热、供燃气、通风及空调工程 (5)桥梁与隧道工程 (6)防灾减灾工程及防护工程基础工程的基本概念 任何建筑物都建造在一定的地层上,建筑物的全部荷载都由它下面的地层来承担。受建筑物影响的那一部分地层称为地基,建筑物与地基接触的最下部分称为基础。桥梁上部结构为桥跨结构,而下部结构包括桥墩、桥台及其基础 。 基础工程包括建筑物的地基与基础的设计与施工。图1-1 桥梁结构各部分立面示意图1-下部结构;2-基础;3-地基;4-桥台;5-桥墩;6-上部结构l地基:承受建筑物荷载应力与应变不能忽略的土层。(有一定深
4、度和范围)l基础:埋入土层一定深度并将荷载传给地基的建筑物下部结构。 持力层 :直接支撑建筑物基础的土层。 下卧层(软弱) :持力层下部的土层。结构荷载结构荷载基底压力基底压力 天然地基:天然地基:没有经过人为处理,直接修建。没有经过人为处理,直接修建。人工地基:人工地基:承载力低,高压缩性地基,人工处承载力低,高压缩性地基,人工处理后才能修建。理后才能修建。地基地基基础基础深基础深基础-基础埋深5m刚性扩大基础刚性扩大基础单独和联合基础单独和联合基础条形基础条形基础筏板和箱形基础筏板和箱形基础桩基础桩基础 沉箱基础沉箱基础沉井基础沉井基础地下连续墙地下连续墙浅基础浅基础一一般基础埋深5m但小
5、于基础宽度.柔性扩大基础柔性扩大基础深水基础深水基础地基基础在工程中的重要性地基基础在工程中的重要性 隐蔽工程,处理困难,事故危害大; 工程造价高,占20-25%; 控制施工进度 设计上应做方案比较。 比萨斜塔、虎丘塔(地基不均匀沉降); 加特朗斯康谷仓(地基破坏); 上海锦江饭店整体下沉;墨西哥市艺术宫特点实例软弱地基软弱地基 整体破坏整体破坏地基土承载力低,地基土承载力低,产生强度破坏产生强度破坏地基不均匀沉降, 建筑倾斜基岩基岩不均匀不均匀 软土层软土层案例一:比萨斜塔 世界著名的比萨斜塔于1173年动工,1370年竣工,塔身高约55m,建成后因地基压缩层产生不均匀沉降,使塔的北侧下沉近
6、1m,南侧下沉近3m,塔身倾斜约5.5,塔顶离开铅垂线的距离已达5.27m,是我国虎丘塔的倾斜值的2.3倍。幸亏该塔使用的大理石材质优良,在塔身严重倾斜的情况下尚未出现裂缝。比萨斜塔建成后曾经数次加固,但效果甚微,每年仍下沉约1mm,倾斜尚未有加速迹象,已成为一座名副其实的危塔。案例一:比萨斜塔 加拿大的特朗斯康谷仓建于1913年,谷仓的平面为矩形,长59.44m,宽23.47m,高度为31m,由65个圆柱形筒仓组成,采用钢筋混凝土阀板基础。设计时对地基未作勘察,不了解基底下有厚达15m左右的软粘土层,仅根据对临近建筑的调查判定地基承载力。建成后于当年9月开始均匀地向谷仓内装载谷物,至10月发
7、现谷仓产生大量快速沉降,1小时内的垂直沉降量竟达到30.5cm,在其后的24小时内谷仓倾倒,倾倒后谷仓的西侧下沉达7.32m,东侧则抬高了1.53m,整体倾斜达尽27度。因谷仓整体性很强,筒仓本身完好无损。案例二:加拿大特朗斯康谷仓案例二:加拿大特朗斯康谷仓案例三:墨西哥城某建筑 案例四:日本新泻地震 案例五 汶川地震二、基础工程设计和施工所需的资料及计算作用的确定 桥梁的地基与基础在设计及施工开始之前,除了应掌握有关全桥的资料,包括上部结构形式、跨径、荷载、墩台结构等及国家颁发的桥梁设计和施工技术规范外,还应注意地质、水文资料的搜集和分析,重视土质和建筑材料的调查与试验。主要应掌握各项地质、
8、水文、地形等资料,资料内容范围可根据桥梁工程规模、重要性及建桥地点工程地质、水文条件的具体情况和设计阶段确定取舍。 桥位(包括桥头引道)平面图及拟建上部结构及墩台形式、总体构造及有关设计资料 桥位工程地质勘测报告及桥位地质纵剖面图 地基土质调查试验报告 河流水文调查资料基础工程设计和施工所需的资料:作用的分类及代表值 要保证桥梁的地基与基础满足强度、刚度(变形)、稳定性和耐久性的要求,就要求对其在各种工况下的多项指标进行验算,组成各种工况的基本要素就是作用。 作用:施加在结构上的一组集中力或分布力(直接作用、荷载),或引起结构外加变形或约束变形的原因(间接作用)。作用分类及代表值 作用的分类永
9、久作用可变作用偶然作用(一)承载能力极限状态设计(一)承载能力极限状态设计 对应于桥涵结构或其构件达到最大承载力或出对应于桥涵结构或其构件达到最大承载力或出现不适于继续承载的变形或变位状态。现不适于继续承载的变形或变位状态。1 1、基本组合:永久作用的设计值效应与可变作用、基本组合:永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合。设计值效应相组合。2 2、偶然组合:永久作用的标准值效应与可变作用、偶然组合:永久作用的标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。作用效应组合与极限状态设计 基础结构自身承载力及稳定性应采用作基础结
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