第十章+天然地基上的浅基础设计
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天然地基上的浅基础
(柱基或墙基)以及埋置深度超过5m，但小于基础 宽度的大尺寸的基础(如箱形基础)。
1
2
天然地基：建筑物荷载不大或地基土强度较高时，天然土层不
需要经过特殊处 理就可承受建筑物荷重的地基。
天然地基上的浅基础：天然地基上，基础埋置深度小于5m的
一般基础(柱基或墙基)以及埋置深度超过5m，但小于基础宽度的 大尺寸的基础(如箱形基础)。
组合．不计入风荷载和地震荷载，且荷载用标准值；[s] — 建筑物地
基的变形容许值。
11
从表面来看，地基的极限状态设计与结构物的极限状态设计完全 相同。旨先满足承载力极限状态，保证地基的稳定，其次满足正常 使用极限状态，符合变形的要求。
但从已有大量地基事故分析表明，绝大多数事故是由于地基变形 过大和不均匀沉降所造成的。根据地基载荷试验和地基承载力理论 可知，随着荷载的增加，地基先产生压密变形，再产生局部剪切破 坏，最后产生整体剪切破坏。而且代表压密变形阶段的界限压力， 即临塑荷载pcr远小于整体剪切破坏的极限荷载pu。这就是说地基在 充分发挥其承载力以前，通常都产生较大的变形，影响建筑物的正 常使用，即地基设计实质上是受变形所控制。
12
承载力特征值的含义与材料强度计算值的内涵完全不一样。首先，地基土 体的承载能力f 值不是土的强度，其值不仅与土的性质有关，而且与荷载的 分布范围以及作用的深度等因素有关；其次，f 值在很大程度上仍然是反映 建筑物对变形的限制。如上所述，地基发生失稳破坏的情况极为少见。变形 验算的实质是控制地基内不要出现过大的塑性区，以免变形迅速发展，导致 地基失稳。由此可见，地基的极限状态分析实际上是以验算变形为核心的分 析。这点与结构的极限分析有所不同。
6
荷载取值规定
• 在确定基础或桩台高度、支挡结构截面计算、基础或支挡结构 内力确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组 合和相应的基底反力应按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。当需要验算基础裂缝宽度时，应 按正常使用极限状态荷载效应标准组合。
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天然地基：建筑物荷载不大或地基土强度较高时，天然土层不
需要经过特殊处 理就可承受建筑物荷重的地基。
天然地基上的浅基础：天然地基上，基础埋置深度小于5m的
一般基础(柱基或墙基)以及埋置深度超过5m，但小于基础宽度的 大尺寸的基础(如箱形基础)。
组合．不计入风荷载和地震荷载，且荷载用标准值；[s] — 建筑物地
基的变形容许值。
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从表面来看，地基的极限状态设计与结构物的极限状态设计完全 相同。旨先满足承载力极限状态，保证地基的稳定，其次满足正常 使用极限状态，符合变形的要求。
但从已有大量地基事故分析表明，绝大多数事故是由于地基变形 过大和不均匀沉降所造成的。根据地基载荷试验和地基承载力理论 可知，随着荷载的增加，地基先产生压密变形，再产生局部剪切破 坏，最后产生整体剪切破坏。而且代表压密变形阶段的界限压力， 即临塑荷载pcr远小于整体剪切破坏的极限荷载pu。这就是说地基在 充分发挥其承载力以前，通常都产生较大的变形，影响建筑物的正 常使用，即地基设计实质上是受变形所控制。
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承载力特征值的含义与材料强度计算值的内涵完全不一样。首先，地基土 体的承载能力f 值不是土的强度，其值不仅与土的性质有关，而且与荷载的 分布范围以及作用的深度等因素有关；其次，f 值在很大程度上仍然是反映 建筑物对变形的限制。如上所述，地基发生失稳破坏的情况极为少见。变形 验算的实质是控制地基内不要出现过大的塑性区，以免变形迅速发展，导致 地基失稳。由此可见，地基的极限状态分析实际上是以验算变形为核心的分 析。这点与结构的极限分析有所不同。
6
荷载取值规定
• 在确定基础或桩台高度、支挡结构截面计算、基础或支挡结构 内力确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组 合和相应的基底反力应按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。当需要验算基础裂缝宽度时，应 按正常使用极限状态荷载效应标准组合。
天然地基上的浅基础设计例题图文
解: (1)软弱下卧层承载力修正值：
fa fak d m (d z 0.5)
80 1.018.5(1.8 1.2 0.5) 126.25kPa (2)计算软弱下卧层顶面处的自重应力：
ca h 3.0 18.5 55.5 kPa
(3)计算软弱下卧层顶面处的附加应力：
条形基础基底接触压力：
解：1 先按中心荷载作用计算基础底面积A1： 1）地基承载力特征值宽深修正：
根据粘土层 e 0.85, I L 0.60 查表7.10得承
载力修正系数b 0,d 1.0 。
基础埋深范围内土的加权平均重度为：
m
17.2 0.8 17.7 1.2 0.8 1.2
17.5kN / m3
先假定基础宽度不大于3m，粘土地基承载力特 征值fa为：
基础埋深范围内土的加权平均重度为：
m
16117.5 2 1 2
51 3
17.0kN / m3
先假定基础宽度b≤3m，经深度修正后地基承载力
特征值fa为： f a f ak d m (d 0.5)
203 3.0 17.0 (3 0.5)
203 127.5 330.5kPa
2）基础底面积初算
4）计算基础边缘最大与最小应力
pmax m in
N
G A
M
1.2Q W
1600 384 400 1.250
10.8
6.48
259.1 117.1
kPa
5 验算基础底面应力
1 2
(
pm
ax
pmin) (259 .1117 .1) / 2 188 .1kPa
fa
223kPa
pmax 259 .1kPa 1.2 fa 1.2 223 267 .6kPa
天然地基上浅基础的设计例题(zhang)
天然地基上浅基础的设计例题一、地基承载力计算【例题3-1】某粘土地基上的基础尺寸及埋深如例图3-1所示，试按强.7=035+=+⨯20+061675.kPa.15112.3.35二、地基承载力验算（基底尺寸确定）【例题3-2】试确定例图3-2所示某框架柱下基础底面积尺寸。
212~5.90.22075.2241600)4.1~1.1()4.1~1.1(75.22475.24200)5.02(5.160.1200)5.0(mdf F A kPa d f f G a k m d ak a =⨯-⨯=-==+=-⨯⨯+=-+=γγη由于力矩较大，底面尺寸可取大些，取b=3.0m ，l =4.0m 。
（2）计算基底压力kPaWM P P kPad blF P kk k G k k 8.358.3106/4321208603.1733.1732204316002minmax =⨯⨯+±=±==⨯+⨯=+=γ（3）验算持力层承载力不满足KPaKPa f KPa P KPaf KPa P a k a k 8.2698.2242.12.18.3108.2243.173max =⨯=>==<=（4）重新调整基底尺寸，再验算，取=l 4.5mkPaf kPa P P kPa f KPa P a k k a k 2.2692.11.2676.1085.1586/5.4321208608.2245.1582205.4316002max =<=+=⨯⨯++==<=⨯+⨯=则所以 取b=3.0m ，l =4.5m ，满足要求。
对带壁柱的条形基础底面尺寸的确定，取壁柱间距离l 作为计算单元长度（图3-16）。
通常壁柱基础宽度和条形基础宽度一样，均为b ；壁柱基【例题3-3】 某仓库带壁柱的墙基础底面尺寸如例图3-3所示，作用于基底形心处的总竖向荷载kNG F k k 420=+，总力矩mkN M k⋅=30，持力层土修正后的承载力特征值kPaf a120=，试复核承载力是否满足要求。
工程地质知识：天然地基上的浅基础设计步骤.doc
工程地质知识：天然地基上的浅基础设计步骤
（1）选择基础的材料、类型和平面布置。
（2）选择基础的埋置深度。
（3）确定地基承载力设计值。
（4）确定基础的底面积和底面尺寸。
（5）必要时进行地基变形验算。
（6）基础结构设计（包括内力计算、基础高度确定、基础配筋计算和构造要求等）。
（7）基础施工图绘制（包括施工说明）。
上述设计步骤是相互关联的，通常可按顺序逐项进行。
当后面的计算出现不能满足设计要求的情况（包括构造要求）时，应返回前面（1）、（2）步骤，重新作出选择后再进行设计计算，直至完全满足规范要求为止。
天然地基上的浅基础设计(土力学与地基基础教案)
天然地基上的浅基础设计一、教学目标：1. 让学生了解天然地基的性质和特点；2. 使学生掌握浅基础的设计原理和方法；3. 培养学生分析和解决实际工程问题的能力。
二、教学内容：1. 天然地基的概念及其分类；2. 天然地基的性质及影响因素；3. 浅基础的设计原理；4. 浅基础的设计方法；5. 设计实例分析。
三、教学重点与难点：1. 教学重点：天然地基的性质，浅基础的设计原理和方法。
2. 教学难点：天然地基的性质及其对基础设计的影响，浅基础设计的实际应用。
四、教学方法：1. 讲授法：讲解天然地基的概念、性质及分类，浅基础的设计原理和方法。
2. 案例分析法：分析设计实例，让学生更好地理解浅基础设计的过程和技巧。
3. 互动教学法：引导学生参与课堂讨论，提高学生的思考和分析能力。
五、教学准备：1. 教材：天然地基与浅基础设计相关教材；2. 课件：天然地基的性质、浅基础设计原理和方法的图片和动画；3. 设计案例：挑选具有代表性的设计案例供学生分析。
【导入】简要介绍天然地基的概念和重要性，引导学生关注天然地基对建筑基础的影响。
【新课内容】1. 天然地基的性质及影响因素讲解天然地基的分类，分析不同类型地基的性质及影响因素，如土层的分布、密度、含水率等。
2. 浅基础的设计原理介绍浅基础的设计原理，如静承载力、稳定性和沉降控制等，解释基础底面积、埋深和材料选择等设计参数的确定方法。
3. 浅基础的设计方法讲解浅基础的设计方法，包括初步设计、详细设计和施工图设计等阶段，介绍设计过程中应注意的问题，如地基处理、防水隔离等。
【案例分析】分析一个具有代表性的设计案例，让学生了解天然地基对基础设计的影响，以及如何根据地基条件进行合理的设计。
【课堂小结】总结本节课的主要内容，强调天然地基性质对浅基础设计的影响，以及设计过程中应注意的问题。
【作业布置】1. 复习本节课的内容，整理学习笔记；六、教学评估与反馈：1. 课堂问答：通过提问了解学生对天然地基性质和浅基础设计原理的掌握情况；2. 案例分析报告：评估学生对设计案例分析的能力，检查学生能否运用所学知识解决实际问题；3. 作业批改：检查学生对课堂内容的复习和理解，以及对设计案例的分析和处理能力。
天然地基上浅基础的设计
基础类型是影响埋深旳另一种主要原因。对于由砖石材料 砌筑旳刚性基础，因其高度相对较大，若埋深较小则有露旳 可能。所以，基础旳埋深由基础旳构造高度决定。
天然地基上浅基础的设计
对于竖向荷载大、地震力和风力等水平荷载作用 也大旳高层建筑以及其他承受水平荷载作用旳挡土 墙、厂房柱基、烟囱、水塔等构筑物旳基础，则应 加大埋深，以增强土层对基础旳嵌固作用，确保构 筑物旳稳定性。假如基础位于岩石地基之上，基础 埋深则需满足抗滑要求。
天然地基上浅基础的设计
合力偏心矩：
e M 105 67 2.3 F G 1050 3 3.5 2.3 20
天然地基上浅基础的设计 地下室，地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便 于维修 新旧相邻建筑物有一定距离 L/ H=1~2， 不然要求支护，而且要严格限制支护旳水平位移
H L
天然地基上浅基础的设计
2、工程地质和水文地质条件
基础底面应尽量埋于地下水位以上，以防止地下水对基坑 施工旳影响，如必须埋在地下水位下列时，则应采用相应措 施（如基坑排水、坑壁围护等），以确保地基土施工时不受 扰动。地下水对基础材料旳侵蚀作用及防护措施也应充分考 虑。
天然地基上浅基础的设计 基础尺寸旳拟定
初步选择基底尺寸
求地基承载力特征值
验算持力层地基承载力
满足
不满足 重新调整尺寸
验算下卧层地基承载力
满足
不满足 重新调整尺寸
END
天然地基上浅基础的设计
例：某柱下素混凝土基础，作用在设计地面处旳柱荷载设计值、
埋深及地基条件如图所示，柱底荷载原则值为，F 1050kN,
Dmin ＝ z0 t– dfr
z0 原则冻深； dfr 残留冻土层厚度
t 冻深影响系数
天然地基上浅基础的设计
对于竖向荷载大、地震力和风力等水平荷载作用 也大旳高层建筑以及其他承受水平荷载作用旳挡土 墙、厂房柱基、烟囱、水塔等构筑物旳基础，则应 加大埋深，以增强土层对基础旳嵌固作用，确保构 筑物旳稳定性。假如基础位于岩石地基之上，基础 埋深则需满足抗滑要求。
天然地基上浅基础的设计
合力偏心矩：
e M 105 67 2.3 F G 1050 3 3.5 2.3 20
天然地基上浅基础的设计 地下室，地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便 于维修 新旧相邻建筑物有一定距离 L/ H=1~2， 不然要求支护，而且要严格限制支护旳水平位移
H L
天然地基上浅基础的设计
2、工程地质和水文地质条件
基础底面应尽量埋于地下水位以上，以防止地下水对基坑 施工旳影响，如必须埋在地下水位下列时，则应采用相应措 施（如基坑排水、坑壁围护等），以确保地基土施工时不受 扰动。地下水对基础材料旳侵蚀作用及防护措施也应充分考 虑。
天然地基上浅基础的设计 基础尺寸旳拟定
初步选择基底尺寸
求地基承载力特征值
验算持力层地基承载力
满足
不满足 重新调整尺寸
验算下卧层地基承载力
满足
不满足 重新调整尺寸
END
天然地基上浅基础的设计
例：某柱下素混凝土基础，作用在设计地面处旳柱荷载设计值、
埋深及地基条件如图所示，柱底荷载原则值为，F 1050kN,
Dmin ＝ z0 t– dfr
z0 原则冻深； dfr 残留冻土层厚度
t 冻深影响系数
天然地基上的浅基础设计步骤
天然地基上的浅基础设计步骤浅基础设计，听着就让人觉得有点高深，实则没那么复杂，咱们慢慢捋。
大家都知道，基础是建筑物的“根基”，它撑起了整个建筑。
所以啊，设计一个合格的浅基础，简直就是打好基础的“第一步”，也就是决定了上面楼房的“安稳程度”。
说得通俗点儿，基础不稳，楼房摇摇欲坠，想想都让人头皮发麻！天然地基上的浅基础设计都得考虑啥呢？一起来看看。
要了解地基的“脾气”是啥。
咱们都知道，不同地方的土壤性质差异可大了，有的地方松软得像糯米团，有的地方坚硬得像老铁板。
我们得通过现场勘察，搞清楚地基土的承载能力，搞明白这块地方的土到底能不能承得住咱们盖的楼。
一般来说，勘察得做得扎实，给我们提供的数据可得足够靠谱，不然设计的时候瞎猫碰死耗子，到时候后悔可来不及。
通过这些勘察数据，咱们能知道土壤的强度、压缩性、透水性等各个方面的信息，做个“知己知彼”的准备工作。
咱们得确定浅基础的类型。
常见的浅基础有独立基础、条形基础、筏板基础。
简单来说，独立基础就是每个柱子底下都有一个独立的小“垫子”，像是柱子的小床垫；条形基础就是沿着建筑物的外墙或内墙，像是铺了一条长长的“路”；而筏板基础呢，就是把整个建筑的底部都“包围”起来了，就像铺了一张超级大的“床单”，让整个建筑的重量均匀地分布在地基上，避免某个地方受力过大。
根据具体的地基情况、建筑的规模和预算，咱们要选出最适合的类型。
说到这里，咱们还得把负荷考虑进去。
负荷不光是建筑本身的重量，还有可能来自于风、地震这些外部因素。
特别是对于高层建筑，风的影响可不小，得保证设计的基础能承受这些额外的负荷，不然建筑一摇一晃的，谁敢住啊？不过别急，设计的时候会做一个叫“地基承载力验算”的步骤，就是把地基的承载力和建筑的负荷对比，看看是否匹配。
如果有问题，那就得调整设计，确保每一方土都能“承得了重担”。
别忘了，浅基础设计还得考虑土壤的变形特性。
要是土壤特别松软，或者水分变化大，变形剧烈，基础就容易沉降。
简述天然地基上浅基础设计的一般步骤
简述天然地基上浅基础设计的一般步骤
天然地基上浅基础设计是对地基进行改善工程的必备步骤，主要是在建筑物的设计过程中做出一定的处理，以确保建筑物的稳定性和支撑性。
一般步骤包括：
一、准备工作
1.进行地基观察与诊断，观察地基的状况，对其进行诊断并分析，以了解地基条件。
2.土、岩综合检测，对土、岩样本进行综合检测，以确定其物理力学性质，为地基改造提供基础依据。
3.综合考虑地下水位的影响，搜集有关地下水位的信息，考虑地下水位的变化，以确定紧凑度和降水管理的大致原则。
二、总体设计
1.分析建筑物的地基要求，确定设计的地基正拉内力，以及建筑物所能承受的最大应力。
2.确定地基控制原则，根据地下水位和地基极限状态条件，确定地基改造主动及限制原则。
3.确定地基改造方案，根据地基条件和建筑要求，确定地基改造方案，设计浅基础尺寸、位置、结构及施工流程等。
三、施工安全
1.施工前进行安全评估，进行安全绩效监测，研究及汇总施工活动及非活动环境，以确保施工安全性高。
2.安全措施，制定安全管理制度，对施工活动及环境进行详细的控制；设置安全警戒防护措施，以及安全鉴定措施等，以防止施工时出现安全隐患。
四、金属薄板处理工程
1.破坏强度检测，手段进行金属薄板破坏强度测试，以确保其质量。
2.金属薄板成形，确定金属薄板安装位置和支护方法，按规定的形状进行金属薄板的成形。
3.安装监测，以金属薄板的接触压力及偏转角度作为参数，监测金属薄板安装过程安全性，防止因安装不当出现损坏。
以上便是天然地基上浅基础设计的一般步骤，这些步骤虽然并不复杂，但是却至关重要，对于建筑物的稳定性和支撑性有重要。
天然地基基础设计
F
G d
偏心荷载时：
第6页/共87页
刚性基础破坏简图
第7页/共87页
第8页/共87页
第9页/共87页
第10页/共87页
1.砖基础
用途：多用于低层建筑的墙下基础；在寒冷而又潮湿 的地区采用不理想。 优点:可就地取材,建筑方便; 缺点:强度低且抗冻性差. 要求:砖强度>=mu10,砂浆强度>=m5; 大放脚:砖基础剖面一般砌成阶梯形.
二、地基承载力特征值的确定
地基承载力概念： 地基在保证其稳定的前提下，满足建筑物各类变形要求时的承 载能力。分未修正的地基承载力特征值fak和修正后的地基承载 力特征值fa
地基承载力的确定方法： a、按静载荷试验方法确定fak ；b、根据土的抗剪强度指标、C 或强度理论公式计算确定fa； c、根据原位试验、室内实验成果及工程实践经验确定fak ； d、根据相邻条件相似的建筑物经验确定fa。
F ——作用在顶面的荷载，kN G ——基础及台阶上填土总重，kN
G G Ad
G ——平均重度，一般取 20 kN/m3
d ——基础埋深，m
f=fak+dm(d-0.5)
——暂不做宽度修正
第40页/共87页
A F
f Gd
F G
d
第五节 基础尺寸设计
条形基础，中心荷载
F A
f Gdb Ff d第4页/共87页第二节 浅基础的类型 一、浅基础的类型
• 按基础刚度分
无筋扩展基础（刚性基础） 扩展基础（柔性基础）
• 按结构形式分
单独基础（独立基础）、条形基础、 筏型基础、箱型基础、壳型基础····
第5页/共87页
(一) 无筋扩展基础（刚性基础）
天然地基上的浅基础设计(土力学与地基基础教案)
一、天然地基上的浅基础设计(土力学与地基基础教案)二、章节名称：第一章天然地基与基础概述三、教学目标：1. 了解天然地基的定义、分类及特性。
2. 掌握基础的概念、分类及功能。
3. 理解天然地基与基础的关系。
四、教学内容：1. 天然地基的定义、分类及特性。
2. 基础的分类、功能及设计原则。
3. 天然地基与基础的相互关系。
五、教学过程：1. 导入：通过展示天然地基与基础的实际案例，引发学生对天然地基与基础的兴趣。
2. 讲解：讲解天然地基的定义、分类及特性，基础的分类、功能及设计原则。
3. 互动：组织学生进行小组讨论，探讨天然地基与基础的相互关系。
4. 案例分析：分析典型天然地基与基础设计的案例，让学生更好地理解理论知识。
六、教学方法：1. 讲授法：讲解天然地基与基础的基本概念、分类及特性。
2. 互动法：组织学生进行小组讨论，提高学生的参与度。
3. 案例分析法：分析实际案例，让学生更好地理解理论知识。
七、教学评价：1. 课堂参与度：观察学生在小组讨论中的表现，评估学生的参与度。
2. 案例分析报告：评估学生在案例分析中的表现，包括分析的深度和广度。
3. 课后作业：检查学生对课堂内容的掌握程度。
八、教学资源：1. PPT课件：展示天然地基与基础的图片、案例等。
2. 案例资料：提供典型天然地基与基础设计案例，供学生分析。
九、教学建议：1. 建议学生在课前预习相关章节，了解天然地基与基础的基本概念。
2. 鼓励学生在课堂积极参与，提出自己的观点和疑问。
3. 学生在课后要认真完成作业，巩固课堂所学知识。
十、课后作业：2. 列举基础的分类和功能。
3. 描述天然地基与基础的相互关系。
六、天然地基上的浅基础设计(土力学与地基基础教案)七、章节名称：第二章地基承载力计算八、教学目标：1. 理解地基承载力的概念及其重要性。
2. 掌握地基承载力的计算方法。
3. 学会根据地基承载力确定基础尺寸。
九、教学内容：1. 地基承载力的概念及其影响因素。
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2009年11月 34
重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系
三）、冻结深度－东北及西北地区
高寒地区，产生冻胀现 象。规范规定：一般而言要 埋置于最深冻结线以下不小 于0.25米，见规范。
四）、上部结构形式
对中小静定桥梁埋深影 响不大；但超静定桥梁结构， 要埋置于较深的坚实地基上。
2009年11月 35
重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系
五）、当地地形条件
斜坡地带位保证基础及 地基稳定，要控制基础边缘 的埋深及到坡表的距离，见 P28表2-8及规范要求。
六）、保证持力层稳定所需的最小埋深
应至少位于地表以下1米。 其它相邻建筑影响、施工条件、经济性、地下水等综合 确定最佳埋深。
2009年11月
重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系
2009年11月
重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系
5
天然地基，人工地基（地基处理）
浅基(造价低、施工方便)－刚性扩大基础
基础
深基（埋深大于5米）－桩、沉井基础
对地基: p<[fa], s<[s], [或[]]
设计原则 对基础: 强度、刚度、耐久性
2009年11月
重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系
重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系
4
◇地基的强度条件：地基有足够的强度，在荷载作用下， 地基土不发生剪切破坏或失稳。 ◇地基的变形条件：不使地基产生过大的沉降或不均匀沉 降，保证建筑物正常使用。 ◇基础结构本身应有足够的强度和刚度，在地基反力作用 下不会产生过大强度破坏，并具有改善沉降与不均匀沉降的 能力。 综上所述：地基种类分 ◇人工地基：经过处理而达到设计要求的地基。 ◇天然地基：不需处理而直接利用的地基。
37
三、地基承载力验算
地基进行竖向承载力验算时,传至基底或承台底面的 作用效应应按正常使用极限状态的短期效应组合采用,同 时尚应考虑作用效应的偶然组合(不包括地震作用)。 当采用短期效应组合时，可变作用的频遇值系数均取 为1.0，且汽车荷载应计入冲击系数。 填料厚度（包括路面厚度）≥0.5m的拱桥、涵洞，以 及重力式墩台，其地基计算可不及汽车冲击系数。 当采用偶然组合时，所有系数均取为1.0。
18
当基础在外力（包括基础自重）作用下，基底 承受着强度为 的反力，基础的悬出部分即a-a 断面左端，相当于承受着强度为 的均布作用的 悬臂梁，在荷载作用下，a-a断面将产生弯曲拉 应力和剪应力。当基础圬工具有足够的截面使 材料的容许应力大于由地基反力产生的弯曲拉 应力和剪应力时，a-a断面不会出现裂缝，这时 ，基础内不需配置受力钢筋，这种基础称为刚 性基础。
i 1 j 2
m
n
2009年11月
重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系
9
2、偶然组合
永久作用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。 偶然作用的效应分项系数取1.0；与偶然作用同 时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验取用 适当的代表值。地震作用标准值及其表达式按现行 《公路工程抗震设计规范》规定采用。
2009年11月
重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系
14
（五）最不利组合 1：组合起来的作用，产生最大的力学效应，如最 大沉降、最大应力、最小安全系数等，对应的组合 即为最不利。 2：最不利组合难以判别时需要对可能组合进行计 算；而且主要组合和附加组合控制标准不一样。 （六）纵桥向和横桥向 一般纵桥向控制设计，但大跨桥梁、横向荷载 较大时需进行横桥向计算。 详见地基基础规范。
2009年11月
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一、浅基础的类型和适用条件
天然地基浅基础，根据受力条件及构造可分为 刚性基础和柔性基础两大类。 (一) 刚性基础
地面或最大冲刷线 N W a
a
N W
h
h
a)
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a
b) 图10-1 柔性基础和刚性基础示例
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一、 设计资料
一、设计施工所需资料－表10-1
1、桥位及上部结构基础资料
2、桥位地基勘察资料及地质剖面；
3、地基土质调查试验报告；
4、河流水文资料等；
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二、作用与作用效应组合
（一）作用分类
1、永久作用：经常作用的其数值不随时间变化或变化微小的作用 结构自重、土重及自重产生的土压力、预加力、浮力、收缩徐变 力。 2、可变作用：数值随时间变化,且变化值与平均值比较不可忽略的 作用 包括汽车荷载、冲击力、离心力、汽车引起的土侧压力、人群、 汽车制动力、风荷载、流水及冰压力、温度作用、支座摩阻力等。 3、偶然作用：作用时间短暂，且发生的机率很小的作用 地震作用、船舶或漂流物的撞击作用、汽车撞击作用等。 详见公路桥涵设计通用规范。
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刚性基础的特点：稳定性好，施工简便，能承 受较大的作用。是桥涵、房屋、公共设施等结 构物首先考虑的基础型式。 主要缺点是自重大，并且在持力层为软弱土时 ，由于基础底面积受一定限制，需要对地基进 行处理或加固后才能采用，否则会因所受的压 力超过地基强度而影响结构物的正常使用。因 此对于作用大、上部结构对差异变形量较为敏 感的结构物，当持力层土质较差又较厚时，刚 性基础作为浅基础是不适宜的。
浅基础通常指埋深小于5米的基础，在所有基 础形式中应用最广。具有施工简单、设计计算明确 、造价低等特点，一般情况下，在条件允许时优先 选择浅基础形式。由于通常采用明挖法施工，也称 明挖基础。
浅基础由于埋入地层较浅，设计计算时可以 忽略基础侧面土体对基础的影响，如不计基础侧边 与土间的摩阻力等；而深基础则在设计计算中需考 虑侧面土体对基础的影响，施工方法也稍复杂。
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（二）作用效应组合 1、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
0 Sud 0 ( Gi SGik Q1SQ1k c Qj SQjk )
i 1 j 2
m
n
0 Sud 0 ( SGid SQ1d c SQjd )
软土
H
好土、基岩
H=2~4米
其它：选下层土 H>5米，采用深基、或采用人工地基
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二）、河流的冲刷深度
1、一般冲刷：整个河床下降；局部 冲刷：墩台周围局部冲刷；二 者相加即为最大冲刷深度。 2 、有冲刷河流基础必须埋置于最大 冲刷线以下不小于1米。 3 、桥梁越重要、修复越困难则最小 埋深越大，见P27表2-7及规范。
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二、浅基础的构造
1、 刚性扩大基础
墩身
基础
图10-3 刚性扩大基础
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2、单独和联合基础
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3、条形基础
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刚性扩大基础设计计算内容及步骤：
1.选择基础的埋置深度； 2.选择基础的材料、类型和平面布置；
3.地基承载力验算；
4.基底合力偏心距验算；
5.基础和地基稳定性验算；
6.基础沉降验算； 7.绘制基础施工图，提出施工说明。
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4、片筏和箱型基础
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第三节 刚性扩大基础的设计与计算
设计计算内容： 在基础埋置深度和构造尺寸确定后，应先 根据最不利而且有可能的作用效应组合，计算 出基底的应力，然后进行基础的合力偏心距、 稳定性以及地基的强度（包括持力层、软弱下 卧层的强度）的验算，需要时还应进行地基变 形的验算。
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设自柱身（或墩、台身）边缘处的垂线与基础 边缘联线间的夹角为 ，既能保证基础安全， 又能充分发挥材料强度的最大夹角max 称为材 料的刚性角。刚性基础只要满足刚性角的要求 ( 即 max )，就是安全的。材料刚性角的正切值 称为容许宽高比。设计时，基础的悬出长度与 高度之比以及每个台阶的宽度与厚度之比，都 要满足容许宽高比的要求。
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(二) 柔性基础
理论上的柔性基础基底反力分布与作用于基础上 的荷载分布一致，工程上的柔性基础是指钢筋混 凝土基础。 柔性基础整体性能较好，抗弯刚度较大。如 筏板和联合基础在外力作用下只产生均匀沉降或 整体倾斜，这样对上部结构产生的附加应力比较 小，基本上消除了由于地基沉降不均匀引起结构 损坏的影响。所以，在土质较差的地基上修建高 层建筑时，采用这种基础型式是适宜的。
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3、长期组合
永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合
Sld SGik 2 j SQjk
i 1 j 1
m
n
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4、短期组合
永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合
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三）、冻结深度－东北及西北地区
高寒地区，产生冻胀现 象。规范规定：一般而言要 埋置于最深冻结线以下不小 于0.25米，见规范。
四）、上部结构形式
对中小静定桥梁埋深影 响不大；但超静定桥梁结构， 要埋置于较深的坚实地基上。
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五）、当地地形条件
斜坡地带位保证基础及 地基稳定，要控制基础边缘 的埋深及到坡表的距离，见 P28表2-8及规范要求。
六）、保证持力层稳定所需的最小埋深
应至少位于地表以下1米。 其它相邻建筑影响、施工条件、经济性、地下水等综合 确定最佳埋深。
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天然地基，人工地基（地基处理）
浅基(造价低、施工方便)－刚性扩大基础
基础
深基（埋深大于5米）－桩、沉井基础
对地基: p<[fa], s<[s], [或[]]
设计原则 对基础: 强度、刚度、耐久性
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4
◇地基的强度条件：地基有足够的强度，在荷载作用下， 地基土不发生剪切破坏或失稳。 ◇地基的变形条件：不使地基产生过大的沉降或不均匀沉 降，保证建筑物正常使用。 ◇基础结构本身应有足够的强度和刚度，在地基反力作用 下不会产生过大强度破坏，并具有改善沉降与不均匀沉降的 能力。 综上所述：地基种类分 ◇人工地基：经过处理而达到设计要求的地基。 ◇天然地基：不需处理而直接利用的地基。
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三、地基承载力验算
地基进行竖向承载力验算时,传至基底或承台底面的 作用效应应按正常使用极限状态的短期效应组合采用,同 时尚应考虑作用效应的偶然组合(不包括地震作用)。 当采用短期效应组合时，可变作用的频遇值系数均取 为1.0，且汽车荷载应计入冲击系数。 填料厚度（包括路面厚度）≥0.5m的拱桥、涵洞，以 及重力式墩台，其地基计算可不及汽车冲击系数。 当采用偶然组合时，所有系数均取为1.0。
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当基础在外力（包括基础自重）作用下，基底 承受着强度为 的反力，基础的悬出部分即a-a 断面左端，相当于承受着强度为 的均布作用的 悬臂梁，在荷载作用下，a-a断面将产生弯曲拉 应力和剪应力。当基础圬工具有足够的截面使 材料的容许应力大于由地基反力产生的弯曲拉 应力和剪应力时，a-a断面不会出现裂缝，这时 ，基础内不需配置受力钢筋，这种基础称为刚 性基础。
i 1 j 2
m
n
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2、偶然组合
永久作用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。 偶然作用的效应分项系数取1.0；与偶然作用同 时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验取用 适当的代表值。地震作用标准值及其表达式按现行 《公路工程抗震设计规范》规定采用。
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（五）最不利组合 1：组合起来的作用，产生最大的力学效应，如最 大沉降、最大应力、最小安全系数等，对应的组合 即为最不利。 2：最不利组合难以判别时需要对可能组合进行计 算；而且主要组合和附加组合控制标准不一样。 （六）纵桥向和横桥向 一般纵桥向控制设计，但大跨桥梁、横向荷载 较大时需进行横桥向计算。 详见地基基础规范。
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一、浅基础的类型和适用条件
天然地基浅基础，根据受力条件及构造可分为 刚性基础和柔性基础两大类。 (一) 刚性基础
地面或最大冲刷线 N W a
a
N W
h
h
a)
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b) 图10-1 柔性基础和刚性基础示例
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一、 设计资料
一、设计施工所需资料－表10-1
1、桥位及上部结构基础资料
2、桥位地基勘察资料及地质剖面；
3、地基土质调查试验报告；
4、河流水文资料等；
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二、作用与作用效应组合
（一）作用分类
1、永久作用：经常作用的其数值不随时间变化或变化微小的作用 结构自重、土重及自重产生的土压力、预加力、浮力、收缩徐变 力。 2、可变作用：数值随时间变化,且变化值与平均值比较不可忽略的 作用 包括汽车荷载、冲击力、离心力、汽车引起的土侧压力、人群、 汽车制动力、风荷载、流水及冰压力、温度作用、支座摩阻力等。 3、偶然作用：作用时间短暂，且发生的机率很小的作用 地震作用、船舶或漂流物的撞击作用、汽车撞击作用等。 详见公路桥涵设计通用规范。
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刚性基础的特点：稳定性好，施工简便，能承 受较大的作用。是桥涵、房屋、公共设施等结 构物首先考虑的基础型式。 主要缺点是自重大，并且在持力层为软弱土时 ，由于基础底面积受一定限制，需要对地基进 行处理或加固后才能采用，否则会因所受的压 力超过地基强度而影响结构物的正常使用。因 此对于作用大、上部结构对差异变形量较为敏 感的结构物，当持力层土质较差又较厚时，刚 性基础作为浅基础是不适宜的。
浅基础通常指埋深小于5米的基础，在所有基 础形式中应用最广。具有施工简单、设计计算明确 、造价低等特点，一般情况下，在条件允许时优先 选择浅基础形式。由于通常采用明挖法施工，也称 明挖基础。
浅基础由于埋入地层较浅，设计计算时可以 忽略基础侧面土体对基础的影响，如不计基础侧边 与土间的摩阻力等；而深基础则在设计计算中需考 虑侧面土体对基础的影响，施工方法也稍复杂。
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（二）作用效应组合 1、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
0 Sud 0 ( Gi SGik Q1SQ1k c Qj SQjk )
i 1 j 2
m
n
0 Sud 0 ( SGid SQ1d c SQjd )
软土
H
好土、基岩
H=2~4米
其它：选下层土 H>5米，采用深基、或采用人工地基
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二）、河流的冲刷深度
1、一般冲刷：整个河床下降；局部 冲刷：墩台周围局部冲刷；二 者相加即为最大冲刷深度。 2 、有冲刷河流基础必须埋置于最大 冲刷线以下不小于1米。 3 、桥梁越重要、修复越困难则最小 埋深越大，见P27表2-7及规范。
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二、浅基础的构造
1、 刚性扩大基础
墩身
基础
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2、单独和联合基础
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3、条形基础
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刚性扩大基础设计计算内容及步骤：
1.选择基础的埋置深度； 2.选择基础的材料、类型和平面布置；
3.地基承载力验算；
4.基底合力偏心距验算；
5.基础和地基稳定性验算；
6.基础沉降验算； 7.绘制基础施工图，提出施工说明。
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第三节 刚性扩大基础的设计与计算
设计计算内容： 在基础埋置深度和构造尺寸确定后，应先 根据最不利而且有可能的作用效应组合，计算 出基底的应力，然后进行基础的合力偏心距、 稳定性以及地基的强度（包括持力层、软弱下 卧层的强度）的验算，需要时还应进行地基变 形的验算。
21
设自柱身（或墩、台身）边缘处的垂线与基础 边缘联线间的夹角为 ，既能保证基础安全， 又能充分发挥材料强度的最大夹角max 称为材 料的刚性角。刚性基础只要满足刚性角的要求 ( 即 max )，就是安全的。材料刚性角的正切值 称为容许宽高比。设计时，基础的悬出长度与 高度之比以及每个台阶的宽度与厚度之比，都 要满足容许宽高比的要求。
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(二) 柔性基础
理论上的柔性基础基底反力分布与作用于基础上 的荷载分布一致，工程上的柔性基础是指钢筋混 凝土基础。 柔性基础整体性能较好，抗弯刚度较大。如 筏板和联合基础在外力作用下只产生均匀沉降或 整体倾斜，这样对上部结构产生的附加应力比较 小，基本上消除了由于地基沉降不均匀引起结构 损坏的影响。所以，在土质较差的地基上修建高 层建筑时，采用这种基础型式是适宜的。
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3、长期组合
永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合
Sld SGik 2 j SQjk
i 1 j 1
m
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永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合