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7 特 种 基 础 工 程
一、课程性质与目的
本课程是土木工程专业岩土工程课群组的一门选修课。在系统学过《土力学》与《基础工程设计原理》课程的基础上，通过本选修课教学，使学生加深及拓宽“基础设计”领域内的知识，以便今后能更全面地从事基础设计工作。
二、课程基本要求
1．掌握几种弹性地基梁板地计算方法；
2．掌握高层建筑箱形基础设计与施工、沉井基础计算与施工、机器基础设计计算方法；
3．熟悉高层建筑桩箱、桩筏基础设计理论的基本概念。
(一)弹性地基梁板
掌握柔性基础、刚性基础基底反力及挠曲的基本原理、掌握文克勒地基、半空间地基及分层地基三种线弹性地基模型的计算方法。掌握文克勒地基无限长梁、有限长梁的计算方法；了解基床系数的确定方法，有限差分板的计算。
(二)高层建筑箱形基础设计与施工
掌握箱形基础地基强度、变形计算的一般规律；熟悉箱形基础的构造要求；
掌握不同上部结构时箱基内力的计算方法；熟悉补偿性基础设计，了解箱形基础施工方法。
(三)沉井基础设计计算与施工
掌握沉井的类型和构造；学会沉井作为深基础的地基强度及变形计算，掌握沉井的下沉验算、刃脚的计算、抗浮计算、底板计算；了解沉井的施工方法。
(四)机器基础
熟悉动力机器分类、特性及振动对地基的影响；掌握天然地基及桩基础动力参数的确定方法；掌握大块式机器振动计算方法、锻锤基础及曲柄连杆基础的设计计算；了解防止其振动影响的措施。
(五)高层建筑桩箱，桩筏基础设计理论
了解高层建筑桩箱、桩筏基础设计需解决的几个主要问题；掌握桩箱、桩筏基础设计中有关荷载分担、桩顶应力分布、桩对减小沉降的明显效果、桩数的增减对沉降的影响的基本规律；掌握桩筏和桩箱基础沉降计算的简易理论法；了解上部结构一桩箱、桩筏基础一地基共同作用分析方法。
三、课程教学基本内容
(一)弹性地基梁板
1．概述
2．地基计算模型
(1)文克勒地基模型
(2)弹性半空间地基模型
(3)有限压缩层地基模型
(4)非线形地基模型和弹塑性模型简介
邓肯一张模型；弹塑性模型简介
(5)地基参数的确定及地基模型的选择
3．文克勒地基上梁的计算
(1)无限长梁的解答
微分方程式：集中荷载作用下的解答
(2)有限长梁的计算
(3)地基上梁的柔度系数
4．地基上梁的数值分析方法
(1)有限差分法
差分格式和差分方程：文克勒地基梁的有限差分法
(2)有限单元法
梁的刚度矩阵；地基梁的刚度矩阵
5．地基上板的有限差分法
(1)地基上板的微分方程式
(2)地基上板的差分方程式
(3)差分方程组的建立和求解
(二)高层建筑箱形基础设计与施工
1．箱形基础设计原理
(1)箱形基础的定义、特征、适用条件
(2)补偿性基本概念、补偿性基础设计特点
2．箱形基础构造要求
(1)箱形基础平面尺寸；
(2)箱形基础高度和埋深；
(3)箱形基础墙体布置、厚度，墙体开洞，配筋要求；
(4)箱形基础顶板和底板厚度、配筋要求；
(5)箱形基础与底柱连接；
(6)箱形基础防水构造措施。
3．箱形基础地基计算
(1)地基强度验算
基底反力分布规律及特点，简化的基底反力计算方法
(2)箱形基础基础弯曲应力的分析
整体弯曲，整体弯曲概念，不同上部结构时弯曲应力的分析，箱形基础承受 的整体弯矩和剪力计算
4．箱形基础结构设计
(1)箱形基础顶板设计：正截面抗剪，斜截面抗剪计算
(2)箱形基础底板设计：弯曲应力计算，斜截面抗剪、抗冲切计算
(3)箱形基础墙体设计：墙体剪力计算，斜截面抗弯、斜截面抗剪计算
5．箱形基础的施工
基坑开挖，基底回弹，基坑支护、降水、防水、施工监测
(三)沉井基础设计与施工
1．沉井的基本概念
(1)沉井的定义，特点，作用
(2)沉井基础的适用条件
2．沉井的类型和构造
(1)沉井的分类
(2)沉井基础的构造
3．沉井基础地基强度及变形计算
(1)沉井埋置深度h≤5m作为实体浅基础的地基深度及变形计算；
(2)沉井埋置深度h＞5m作为实体深基础需考虑基础侧面土体弹性；
(3)沉井的地基强度及变形计算
4．沉井施工过程中的结构强度计算
(1)沉井自重下沉计算
(2)第一节沉井的竖向挠曲验算
(3)沉井刃脚受力计算
(4)混凝土封底及顶盖的计算
5．浮运沉井计算
(1)浮运沉井稳定性验算
(2)浮运沉井露出水面最小高度的验算
6．沉井设计计算算例
(1)设计资料
(2)沉井高度及各部分尺寸
(3)荷载计算
(4)基底应力验算
(5)横向抗力验算
(6)沉井在施工过程的强度验算
7．沉井的施工
(四)动力机器基础
1．概述
(1)动力机器基础的分类
(2)动力机器基础设计应满足的基本要求
2．振动对地基土的影响和地基的动力系数
(1)振动对地基承载力的影响
(2)天然地基的动力参数
(3)桩基的动力参数
3．大块式机器基础的振动计算
(1)动力机器基础计算理论简述
(2)基础的垂直振动
(3)基础的水平回转耦合振动
(4)基础的扭转振动
4．锻锤基础的设计
(1)锻锤基础的构造及设计的一般原则
(2)锻锤基础的计算
(3)锻锤基础振动的控制条件
5．曲柄连杆机器基础的设计
(1)曲柄连杆机器基础的运动原理及扰力
(2)曲柄连杆机器基础的构造及设计的一般原理
(3)曲柄连杆机器基础的振动计算
6．防止动力机器基础振动影响的措施
(1)振动波在土中的传播
(2)地面振动波随距离的衰减
(3)减少动力机器基础振动影响的措施
(五)高层建筑桩箱、桩筏基础设计理论
1．概述
(1)高层建筑桩箱、桩筏基础特点
(2)高层建筑桩箱、桩筏基础设计计算技术发展概况
(3)高层建筑桩箱、桩筏基础计算原则
2．高层建筑桩箱、桩筏基础设计与计算
(1)高层建筑桩箱、桩筏基础设计要求
基本原则；桩基布置；构造要求
(2)高层建筑桩箱、桩筏基础计算
桩箱、桩筏基础受力特征；桩箱、桩筏基础内力计算方法
(3)桩箱、桩筏基础设计验算
水平荷载验算；底板的抗剪计算；底板的抗冲切计算；局部受压验算
3．高层建筑桩箱、桩筏基础沉降计算
(1)沉降计算的简易理论法
(2)沉降计算的半经验方法
4．上部结构一桩箱、桩筏基础－地基共同作用分析
(1)共同作用性状
(2)共同作用分析的基本方程
5．高层建筑桩箱、桩筏基础设计计算的几个问题
(1)桩箱、桩筏基础与地基共同作用影响因素的分析
(2)桩筏基础相对刚度及筏板厚度的确定
(3)桩箱、桩筏基础与地基共同作用的设计
四、先修课程要求
先修课程：《土力学》、《基础工程设计原理》、《钢筋混凝土结构》。
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