浅基础设计与施工技术详细解读199页（知名大学 PPT）_ppt

1、2013年11月1浅基础设计与施工技术2013年11月2主要讲授常见的地基基础的设计理论和计算方法方面的内容，包括地基基础设计原则、浅基础、桩基础、沉井基础及地基处理。通过学习掌握地基基础设计的基本原理，具有进行一般工程基础设计规划的能力，同时具有从事基础工程施工管理的能力。 侧重桥梁基础，但基本原理适用所有基础。 天然地基上的浅基础设计第一节 概述 第二节 浅基础的类型与构造第三节 刚性扩大基础的设计与计算 第四节 刚性扩大基础计算算例 天然地基上的浅基础设计2013年11月32013年11月4第一节 概述结构荷载基底压力2013年11月52013年11月6桥梁基础2013年11月7地基基础

2、设计基 础地 基安 全 可 靠经 济 合 理技 术 先 进便 于 施 工第一节 概述2013年11月82013年11月9 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。 第一节 概述2013年11月10基础浅基(造价低、施工方便)刚性扩大基础深基（埋深大于5米）桩、沉井基础设计原则对地

3、基: pfa, ss, 或对基础: 强度、刚度、耐久性天然地基，人工地基（地基处理）第一节 概述规范手册：公路桥梁地基基础设计规范建筑地基基础设计规范公路工程抗震设计规范建筑地基处理设计规范桥梁墩台与基础基础工程手册第一节 概述2013年11月112013年11月121、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；一、 基础工程设计与施工所需资料设计施工所需资料P215表10-12013年11月13几个术语作用 荷载作用代表值 作用标准值 作用频遇值 作用准永久值设计基准期 作用效应 作用效应设计值作用效应组合 分项系数 结构重要性系数

4、 作用效应组合系数承载能力极限状态设计法 正常使用极限状态设计法 作用效应基本组合 作用效应偶然组合 作用短期效应组合 作用长期效应组合 二、作用与作用效应组合（一）作用分类 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 1、结构物的自重；2、土重及土的自重产生的侧压力；3、水的浮力；4、预应力结构中的预应力；5、超静定结构中因混凝土的收缩徐变和基础变位而产生的影响力。 2013年11月14二、作用与作用效应组合（一）作用分类 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 1、汽车荷载；2、汽车冲击力；3、离心力；4、汽车引起的土侧压力；5、人群荷载；6、平板挂车或

5、履带车荷载引起的土侧压力；7、风力；8、汽车制动力；9、流水压力；10、冰压力；11、支座摩阻力；12、在超静定结构中尚须考虑通过基础温度变化的影响力。2013年11月15二、作用与作用效应组合（一）作用分类 偶然作用：作用时间短暂，且发生的机率很小的作用 1、船只或漂浮物的撞击力；2、施工荷载；3、地震荷载。4、汽车撞击作用等。 详见公路桥涵设计通用规范。2013年11月162013年11月17（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 2013年11月182、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

6、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。 2013年11月193、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2013年11月204、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 2013年11月21二、作用与作用效应组合偶然作用 详见公路桥涵设计通用规范。可变作用：按不同的极限状态分别考虑永久作用标准值承载力极限状态设计及按弹性阶段计算结构强度时标准值正常使用极限状态频遇值准永久值准永久组合标准值作用的代表值按下列规定取用：对结构自重（包括结构附加重力），

7、可按结构构件的设计尺寸与材料的重度计算确定。永久作用的标准值三、作用的计算2013年11月22可变作用的标准值 （1）汽车荷载汽车荷载分为公路级和公路级两个等级。汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成，桥梁结构的整体计算采用车道荷载公路桥涵设计通用规范（JTG D602004） ，其计算图式如下。公路级车道荷载的均布荷载标准值和集中荷载标准值按公路级车道荷载的0.75倍采用。三、作用的计算2013年11月23公路-级：车道荷载的均布荷载标准值为qk= 10.5 kN/m ;集中荷载Pk标准值按以下规定选取：桥涵计算跨径小于或等于5m 时, Pk = 180kN桥涵计

8、算跨径等于或大于50m 时; Pk = 360kN桥涵计算跨径大于5m 小于 50m 时, Pk值采用直线内插求得.2013年11月24（2）汽车荷载冲击力汽车荷载冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数。汽车荷载的局部加载及在T梁、箱梁悬臂板上的冲击系数采用1.3。三、作用的计算2013年11月252013年11月26（3）汽车荷载离心力当弯道桥的曲线半径等于或小于250m时，应计算汽车荷载引起的离心力。汽车荷载离心力标准值为车辆荷载标准值乘以离心力系数。计算多车道桥梁汽车荷载离心力时应乘以横向折减系数；离心力的着力点在桥面以上1.2m处（为计算方便也可移至桥面上，不计由此引起的作用效应）。

9、 三、作用的计算三、作用的计算（4）人群荷载当桥梁计算跨径小于或等于50m时，人群荷载标准值为3.0kN/m2；当桥梁计算跨径等于或大于150m时，人群荷载标准值为2.5kN/m2 ；当桥梁计算跨径50m150m时，可线性内插得到人群荷载标准值。人群荷载在横向应布置在人行道的净宽度内，在纵向施加于使结构产生最不利荷载效应的区段内。2013年11月27三、作用的计算（5）汽车荷载制动力汽车荷载制动力按同向行驶的汽车荷载（不计冲击力）计算。一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算，但公路级汽车荷载的制动力标准值不得小于165kN;和公路级汽车荷

10、载的制动力标准值不得小于90kN。 2013年11月28三、作用的计算2013年11月29同向行驶双车道的汽车荷载制动力标准值为一个设计车道制动力标准值的2倍，同向行驶三车道为一个设计车道制动力标准值的2.34倍; 同向行驶四车道为一个设计车道制动力标准值的2.68倍。制动力的着力点在桥面以上1.2m处。（5）汽车荷载制动力三、作用的计算2013年11月30K-桥墩形状影响系数，查规范（6）作用在桥墩上的流水压力作用在桥墩上的流水压力标准值 （7）支座摩阻力支座摩阻力标准值 W作用于活动支座上的结构重力产生的效应；摩擦系数。三、作用的计算2013年11月31可变作用的其他代表值可变作用频遇值为

11、可变作用标准值乘以频遇值系数。可变作用准永久值为可变作用标准值乘以准永久值系数。作用的设计值规定为作用的标准值乘以相应的作用分项系数。 2013年11月322013年11月33（四）浮力的处理1：透水地基基础，稳定性验算考虑设计水位的浮力；地基应力计算可考虑低水位或不考虑水的浮力。2：不透水地基（密实粘土、完整基岩）且接触良好，可不考虑水的浮力。3：不能确定透水不透水时，取不利情况。4：作用在桩基承台底面浮力，应考虑全部底面积，但嵌岩灌注桩，不应考虑桩的浮力，在计算承台浮力时应扣除桩截面积。 详见地基基础规范。34三、作用的计算有些荷载不需同时考虑：1.考虑汽车制动力时，不计支座摩阻力，流水压

12、力、冰压力， 2.考虑支座摩阻力时不计汽车制动力。 3.考虑冰压力时，除不计制动力外，还不计流水压力; 4.考虑流水压力时，也不计汽车制动力和冰压力; 5.地震力、船只或漂浮物撞击力、施工荷载三者不同时考虑。2013年11月2013年11月35（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。2013年11月36基础工程设计计算原则：1：基

13、底压应力小于地基容许承载力。2：地基基础变形值小于建筑物容许沉降值。3：地基基础的整体稳定性有足够保证。4：基础本身的强度满足要求。四、基础工程设计计算步骤与原则第二节 浅基础的类型与构造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。2013年11月37浅基础分类按材料分类按构造分类按受力性能分

14、类第二节 浅基础的类型与构造2013年11月38扩展基础刚性基础柔性基础联合基础条形基础箱形基础独立基础筏板基础十字交叉梁基础壳体基础按构造类型第二节 浅基础的类型与构造受力条件及构造一、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2013年11月40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

15、，这时，基础内不需配置受力钢筋，这种基础称为刚性基础。2013年11月41 一、浅基础的类型和适用条件 适用于地基条件较好的中小桥梁基础；多层民用建筑和轻型厂房(1) 刚性基础2013年11月42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。2013年11月43刚性基础的材

16、料都具有较好的抗压性能，但抗拉、抗剪强度不高。设计时必须保证发生在基础内的拉应力和剪应力不超过相应材料的强度设计值。2013年11月44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 )，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。2013年11月45 在基底反力作用下，基础悬臂部分产生的拉剪应力不超过基础材料强度时，墩台边缘到基底边缘连线与垂直线的最大夹角，即为刚性角。满足刚性角要求

17、及基础强度满足要求，相应基础即为刚性基础；悬臂长度超出刚性角时，需对基础进行配筋，相应基础即为柔性基础。2013年11月462013年11月47(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。2013年11月48二、浅基础的构造 单独基础联合基础条形基础十字交叉筏板箱形按构造分类2013年1

18、1月49二、浅基础的构造1、刚性扩大基础2013年11月502、单独和联合基础2013年11月51砼与毛石砼基础：强度、耐久性和抗冻性均较好，适于荷载大及地下水位以下结构。掺入毛石要求：占体积2030%，尺寸300mm 。掺入毛石 节约水泥柱下砼基础墙下砼基础2.单独基础和联合基础2013年11月522013年11月532013年11月54二、浅基础的构造 2013年11月562、条形基础长度远大于宽度的基础条形基础分为墙下和柱下条形基础，墙下条形基础是挡土墙下或涵洞下常用的基础形式。其横剖面可以是矩形或将一侧筑成台阶形。 有时为了增强柱下基础的承载能力，将同一排若干个柱子的基础联合起来，也就

19、成为柱下条形基础。其构造与倒置的T形截面梁相类似，在沿柱子的排列方向的剖面可以是等截面的，也可以在柱位处加腋的。一般是做成刚性基础，个别的也可做成柔性基础。2013年11月573、条形基础长度远大于宽度的基础2013年11月58条形基础挡土墙下条形基础 柱下条形基础2013年11月594、十字交叉梁基础2013年11月60联合基础柱下十字交叉基础柱基础底板梁2013年11月614、片筏基础2013年11月625、筏板基础2013年11月63联合基础筏形基础（板式与梁板式）梁柱底板2013年11月642013年11月652013年11月662013年11月672013年11月686、箱形基础目前

20、在高层建筑中多采用箱形基础2013年11月696、箱型基础2013年11月70联合基础箱形基础柱顶板底版梁隔板2013年11月717、壳体基础 适用于水塔、烟囱、料仓和中小型高炉等高耸的构筑物的基础。2013年11月72按材料分类砖基础片石基础砼及片石砼基础钢筋砼基础灰土及三合土基础2013年11月73混凝土:是修筑基础最常用的材料，它的优点是强度高、耐久性好，可浇筑成任意形状的砌体，混凝土强度等级一般不宜小于C15号。 片石混凝土:对于大体积混凝土基础，为了节约水泥用量，可掺入不多于砌体体积25%的片石（称片石混凝土）但片石的强度等级不应低于MU25号，也不应低于混凝土的强度等级。 粗料石：

21、要求石料外形大致方整，厚度约20cm30cm,宽度和长度分别为厚度的1.01.5倍和2.54.0倍，石料强度等级不应小于MU25号，砌筑时应错缝，一般采用M5号水泥砂浆。片石：常用于小桥涵基础，石料厚度不小于15cm，强度不小于MU25号，一般采用M5号或M2.5号砂浆砌筑。 2013年11月74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。2013年11月752013年11月76 刚性扩

22、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。 一、埋置深度的确定确定基础的埋置深度时，必须综合考虑地基的地质、地形条件、河流的冲刷程度、当地的冻结深度、上部结构形式，以及保证持力层稳定所需的最小埋深和施工技术条件等因素。2013年11月77 根据实际情况，选择良好的土层作为基础持力层，尽量浅埋，减小基础尺寸，减少土方开挖，使基础的造价最低。 埋深对桥梁基础从地面或最大冲刷线起算；建筑基础从最小地坪埋深起算。(一) 工程地质条件(二

23、) 河流的冲刷深度(三) 当地的冻结深度(四) 上部结构形式(五) 当地的地形条件(六) 保证持力层稳定所需的最小埋置深度相邻建筑物的影响、施工条件及经济条件等2013年11月782013年11月79一）、地基的地质条件应选好土层作为持力层。1、若表层土好、下层土软，基础应尽量浅埋。2、若表层土软、下层土好，如图。H软土好土、基岩H5米，采用深基、或采用人工地基二、河流的冲刷深度2013年11月802013年11月81二）、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

24、困难则最小埋深越大，见P224表10-2及规范。2013年11月82三）、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。2013年11月83五）、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P225表10-3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。七）、邻近建筑物的影响 新建的不宜大于原有的埋深：挖土可能

25、会影响原有基础的稳定；考虑新加荷载对原有建筑的不利作用。 如果新建建筑的埋深大，要考虑与原有建筑的净距，根据原有荷载大小、土质情况、基础形式而定。2013年11月842013年11月85施工条件、经济性、地下水等综合确定最佳埋深。在条件许可的情况下，尽量浅埋。2013年11月862013年11月87二、 刚性扩大基础尺寸的拟定 基础厚度：一般1-2米，分层厚度0.5-1米。 平面尺寸：一般为矩形，襟边最小0.2-0.3米，基础长宽分别为： l为墩台截面长度，d墩台截面宽度，H为基础高度，a=刚性角。2013年11月88 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

26、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，其地基计算可不计汽车冲击系数。 当采用偶然组合时，所有系数均取为1.0。 在桥梁工程中由于基础顺桥向的宽度比横桥向的长度要小，而且横桥向的上部结构通常是对称的，因此一般用纵桥向控制设计计算。 三、地基承载力验算 (一）持力层强度验算单向偏心 单向偏心（重分布）三、 地基承载力验算2013年11月891.基地应力计算 (一）持力层强度验算根据现场试验确定按地基承载力理论公计算根据规

27、范确定三、 地基承载力验算2013年11月902.地基容许承载力确定当基础只受轴心作用时：当基础单向偏心受压时：除满足上式要求外，还应满足：2013年11月913.持力层强度验算 (一）持力层强度验算2013年11月92 (一）持力层强度验算 单向偏心（重分布） 为抗力系数，可取1.25，但仅受直接作用或承载力容许值小于150kpa时，应取1.0。3.持力层强度验算2013年11月93三、 地基承载力验算双向偏心式中，M、N分别为最不利工况下的偏心矩和竖向力合力，且为同一作用组合求得。验算原则为基底面最大压应力小于该处地基容许承载力。2013年11月94三、 地基承载力验算 (二）软弱下卧层强

28、度验算验算原则为软弱下卧层顶面处自重应力和附加应力之和小于该处地基容许承载力。注意p如何取植！例:如图所示，粘土层 亚粘土层 。刚性扩大基础，底面积 ，作用于基础底面的荷载为 ，验算地基承载力是否满足要求。2013年11月952013年11月96四、 基底合力偏心矩验算 基础设计的一个原则在于使基底压力均匀，减少不均匀沉降及倾斜。 作用效应组合采用基本组合但各系数均取1，即标准值组合 目的：尽可能使基底应力分布比较均匀。 2013年11月97四、 基底合力偏心矩验算原则： 对于非岩石地基，以不出现拉应力为原则：对于修建在岩石地基上的基础，可以允许出现拉应力。外力作用点对基底重心轴的偏心距按下式

29、验算：2013年11月98四、 基底合力偏心矩验算 当墩台仅受永久作用标准值效应组合时，基底合力偏心矩不大于基底核心半径0.1倍（墩）和0.75倍（台）； 桥墩桥台核心半径2013年11月99四、 基底合力偏心矩验算 当受作用标准值效应组合或偶然作用标准值效应组合时，仅需e0不超过核心半径。 当外力合力作用点不在任何一个对称轴上时，可以下式直接求解。注意：合力和最小应力应在同一种作用组合下求得。（1）非岩石地基（2） 岩石地基2013年11月1002013年11月101五、 基础和地基稳定性验算 地基基础稳定性验算包括基础抗滑稳定性验算和抗倾稳定性验算两方面。 (一）基础倾覆稳定性验算 倾覆稳

30、定同合力偏心距直接相关，可以通过控制偏心距来保证基础不倾覆。 式中y为基底截面重心至基底压力最大一边边缘的距离。抗倾覆稳定性系数2013年11月1022013年11月103五、 基础和地基稳定性验算 (二）基础抗滑稳定性验算基底摩擦系数见P230表10-4或规范。抗滑稳定性系数 和 分别为两个相对主向的各自水平力总和，绝对值较大者为滑动水平力，另一为抗滑稳定力； 为抗滑动稳定力。 2013年11月104作用组合验算项目稳定性系数使用阶段永久作用(不计混凝土收缩及徐变、浮力)和汽车、人群的标准值效应组合抗倾覆抗滑动1.51.3各种作用(不包括地震作用)的标准值效应组合抗倾覆抗滑动1.31.2施工

31、阶段作用的标准值效应组合抗倾覆抗滑动1.22013年11月105五、 基础和地基稳定性验算 (三）地基稳定性验算 地基稳定性验算同土坡稳定验算，特别在基底有软弱下卧层时应引起重视。地基稳定性验算：位于软土地基上较高的桥台须验算桥台沿滑裂曲面滑动的稳定性。2013年11月106五、 基础和地基稳定性验算 (四）验算不满足时的处理措施 采取构造措施，以免重复计算。2013年11月107六、 基础沉降验算 沉降验算包括沉降量、沉降差及倾斜等。通常地基承载力满足时隐含沉降满足，但以下情况必须验算沉降： 1.地质复杂、不均、软弱地基及湿陷性黄土地基 2.非岩石地基上的超静定结构桥梁 3.相邻基础地基差别

32、大、或两侧跨度差别大，必须考虑沉降差。 4.跨线、通航必须保证净空时。 2013年11月108墩台的沉降，应符合下列规定： 1 .相邻墩台间不均匀沉降差值（不包括施工中的沉降），不应使桥面形成大于0.2%的附加纵坡（折角）。 2 .外超静定结构桥梁墩台间不均匀沉降差值，还应满足结构的受力要求。 墩台基础的最终沉降采用应力面积法计算。 作用效应按照正常使用极限状态下作用长期效应组合采用。 该组合仅为直接施加于结构上的永久作用标准值（不包括混凝土收缩及徐变作用、基础变位作用）和可变作用准永久值（仅指汽车荷载和人群荷载）引起的效应。例： 荷载如图所示，a=6m, b=4m ，验算基础尺寸。例:地质情

33、况如图所示，试确定基础尺寸例:桥台断面埋深2m，设计桥台刚性基础。例: 一旱桥桥台，尺寸如图，基底面积5*8m2，作用荷载（恒载）N=800KN，G=2100KN，Q=750KN，地质资料如图，试对其进行地基强度验算及基础偏心距、稳定性验算， 硬塑粘土：软塑粘土：第四节、刚性扩大基础计算算例2013年11月114一、设计资料上部构造：25m装配式预应力钢筋砼T形梁，大梁全长24.96m，计算跨径24.4m。行车道9m，人行道 。上部构造（梁与桥面铺装）恒重所产生的支座反力：1500kN;支座：活动支座采用摆动支座，摩擦系数0.05；设计荷载：公路-级，人群荷载3.0kN/m2;桥墩形式：采用双

34、柱式加悬挑盖梁墩帽（如图10-14）;5、设计基准风压：0.6 kN/m2;6、其他：本桥跨越的河为季节性河流，不通航，不考虑漂浮物；地基土质：第四节、刚性扩大基础计算算例2013年11月115第一层：粉质粘土，第二层：中密中砂，第三层：粉质粘土，。，第四节、刚性扩大基础计算算例2013年11月116二、确定基础埋置深度故选用第二层土（中密中砂）作为持力层，初步拟定基础底面在最大冲刷线以下1.8 m处，标高为142.2m，基础埋深2.8m。从地质条件看，表层土在最大冲刷线以下只有0.5m，而且是软塑状粉质粘土，地基容许承载力三、基础的尺寸拟定，基础的刚性角验算为： ，满足刚性扩大基础的刚性角要

35、求。 为 基础厚度： 基础顶面高程为143.8m，墩柱高150-143.8=6.2m。基础分两层，每层厚度0.8m，襟边取0.60m，基础用C15，刚性角即基础的剖面尺寸四、作用效应计算 （一）永久作用标准值计算 1桥墩自重：2基础自重： 3上覆土重：4浮力 低水位浮力：设计洪水位浮力： 1汽车和人群支座反力 对于汽车荷载与人群荷载，支座反力按以下两种情况考虑：（1）单孔里有汽车和人群（双行）； （2）双孔里均有汽车和人群（即满布）。 （1）单孔里有汽车和人群（单孔双行，未考虑汽车冲击力）（二）可变作用标准值计算单孔汽车荷载对于桥墩基础的设计，汽车荷载采用车道荷载，车道荷载包括均布荷载和集中荷

36、载两部分组成。，集中荷载与计算跨径有关，计算跨径小于或等于5m时，= 180kN；桥涵计算跨径等于或大于50m 时，=360kN，桥涵计算跨径大于5m小于50m 时值采用直线内插求得。本算例中，=257.6kN。对于公路-级汽车荷载， 人群支座反力为和 （2）双孔里有汽车和人群（双孔双行即满布，考虑汽车冲击力，冲击力系数） 2汽车制动力：作用于摆动支座上的制动力为：桥墩承受的制动力为固定支座与活动支座上的制动力之和，但公路-级取值不得小于165kN。综合以上可得汽车制动力为：一个车道上由汽车荷载产生的制动力按加载长度上计算的总荷载的10%， 作用于固定支座上的制动力为：3支座摩阻力： 因为汽车

37、制动力和支座摩阻力不能同时组合，汽车制动力大于支座摩阻力，所以荷载效应组合时，只组合汽车制动力4风力 因为本桥是双向双车道的直线桥，主要由顺桥向控制设计，在计算风力时，计算顺桥向风荷载。桥墩上的顺桥向风荷载可按横桥向上风压的70%乘以桥墩迎风面积计算。五、作用效应组合1.作用效应基本组合 按承载能力极限状态时，结构构件自身承载力和稳定性应采用作用效应基本组合和偶然组合；此算例不作地基沉降验算，暂不进行长期效应组合计算。 用于稳定性验算的基本组合，根据“公桥基规”（JTG D63-2007）要求结构重要性系数、各效应的分项系数及效应组合系数均取1，并且考虑高水位浮力、汽车不计入冲击力。即得等效力

38、系：单孔汽车和人群作用 2. 作用短期效应组合 根据“公桥基规”（JTG D63-2007）1.0.8条，进行地基竖向承载力验算时，传至基底的作用效应应按正常使用极限状态的短期效应组合采用，其中可变作用的频遇值系数均取1，且汽车荷载应计入冲击力、仅考虑低水位浮力，即得短期效应组合的等效力系：双孔汽车和人群作用 六、地基承载力验算进行地基承载力验算时，采用作用短期效应组合（一）持力层强度验算1基底应力计算 2地基容许承载力确定3持力层强度验算持力层强度验算时，规范要求且（作用短期效应组合取1.25），持力层承载力满足要求。 （二）软弱下卧层强度验算1计算软弱下卧层顶部应力式中取距最大应力边为处的

39、压应力值。2计算软弱下卧层顶部的容许承载力3软弱下卧层强度验算 软弱下卧层强度验算时，要求软弱下卧层强度满足要求。 七、基底合力偏心距验算不超过核心半径即可。偏心距满足要求。 当基础上承受着作用效应基本组合时，在非岩石地基上只要偏心距基底合力偏心距 八、基础稳定性验算 基础抗倾覆稳定系数： 基础抗倾覆稳定性满足要求。对于基础稳定性验算时，采用作用效应的标准值组合。 1基础抗倾覆稳定性验算 2基础滑动稳定验算 基础滑动稳定性满足要求。图10-18 基础构造图浅基础施工目录旱地浅基础施工 1 施工前的准备 2 基础定位放样 3 基坑的开挖 4基坑的围护 5 基坑排水 6 基坑的检验与处理 7 基础

40、的浇筑及基坑的回填水中浅基础施工 1 围堰的基本要求 2 常见的几种围堰类型一、施工前的准备1、现场、资料准备： (1)熟悉施工图，了解施工现场情况，做好施工组织设计。(2)做好施工现场的三通一平工作（临时供水、供电、道路要通、施工场地要平整），按图纸放线、验线、开槽等。旱地浅基础施工2、机具准备3、材料准备 （1）按工程进度要求分批、分段准备，要做好材料的质量检验，保证工程的连续施工。 （2）在基础施工前对砖基础还应提前用水浇砖，以保证工程质量。二、基础定位放线 定位 在建筑场地上，标定出建筑的位置。将建筑的轴线、基础边线和基坑边线在建筑场地上标定出来。 放线 放线是根据定位确定的轴线位置，

41、用石灰划出基坑（槽）开挖的边线。 三、基坑的开挖可用人工开挖和机械开挖注意：使用机械开挖的时候，在离基底设计标高20-40cm的最后一层土要用人工来挖除，以保证地基结构不受破坏人工开挖 机器开挖旋挖钻机和挖掘机同步施工开挖原则开槽支撑先撑后挖分层开挖注： （1）当土质为天然湿度，构造均匀，水文地质条件良好且无地下水时，开挖基坑基槽可不必放坡，采取直立坡开挖不加支护，但挖方深度有一定的规定。 （2）如超过规定深度时，应考虑放坡或支撑。 （3）当挖土深度在5m以内，边坡最陡坡度符合相关规定时可以不加支撑。开挖工艺顺序测量定位、抄平放线切线分层开挖排水、降水留足预留土层修坡、整平2、开挖施工要点：根

42、据地下水位，进度要求合理的选择施工机械两个相邻基坑（槽）施工时应先深后浅，自上而下水平分段分层进行。每3m左右修一次坡至设计标高时再统一进行一次修破清底，检查坑底宽度和标高尽量防止对地基土的扰动放坡开挖边仰坡开挖土地整平开挖3、开挖方式 1、当场地条件允许并经验算能保证边坡稳定时，可采用放坡开挖。 2、采用放坡开挖的基坑开挖深度不宜超过7m。 3、基坑开挖深度超过4.0m时，应采用多级放坡的开挖形式。 4、放坡开挖的基坑边坡坡度应根据土层性质、开挖深度确定。 5、各级边坡坡度不宜大于1:1.5。 6、淤泥质土层中不宜大于1:2.0。 放坡开挖注意事项阶梯形折线形直线形（1)边坡类型（2）边坡的

43、规定边坡的规定 砂土和碎石类土 1.0m 粉土及粉质黏土 1.25m 黏土和碎石类土1.5m 坚硬的黏土2.0m注:符合坡度系数 m=B/H （3）边坡加固 （1）土质不良时，临 时性支撑； （2）宽度较大的基坑，局部地段 无法放坡或受尺 寸限制时，在 下部坡脚加固。支护开挖 a、中心岛式开挖 b、盆式开挖中心岛式开挖盆式开挖4、注意事项使用机械开挖的时候，在离基底设计标高20-40cm的最后一层土要用人工来挖除，以保证地基结构不受破坏。机械开挖不到的地方，用小量的人工配合开挖。做好排水降水工作，在基坑（槽）四周或两侧做好临时排水沟和集水井。坑边堆土要及时清除，防止坍塌，堆土高度不超过1.5m

44、。注意相邻建筑基础的保护，如不能满足应在坡脚设置挡墙或支撑进行加固处理。四、基坑的围护 （一）无围护基坑 当基坑较浅，地下水位较低或渗水量较少，不影响坑壁稳定时，坑壁可不加围护，此时可将坑壁挖成竖直或斜坡形。竖直坑壁只有在岩石地基或基坑较浅又无地下水的硬粘土中采用。 要求：在一般土质条件下开挖基坑时，应采用放坡开挖的方法，基坑深度在5m以内，施工期较短，地下水在基底以下，且土的湿度接近最佳含水量，土质构造又较均匀时，基坑坡度可参考下表选用。无围护基坑坑壁坡度 坑 壁 土 类坑 壁 坡 度基 坑 顶 缘 无 荷 载基 坑 顶 缘 有 静 载基 坑 顶 缘 有 动 载砂 类 土1111.2511.

45、5碎卵石类土10.751111.25亚 砂 土10.6710.7511亚粘土、粘土10.3310.510.75极 软 岩10.2510.3310.67软 质 岩1010.110.25硬 质 岩101010无围护坑（二）有围护基坑1、板桩墙支护 概念：在基坑开挖前先垂直打入土中至坑底以下一定深度，然后边挖边设支撑，开挖基坑过程中始终是在板桩支护下进行。 材料：木板桩、钢筋混凝土板桩和钢板桩三种。 断面形式：一字形、槽形和Z字形三种。 一字形 槽形 Z字形支撑方式：无支撑式、支撑式和锚撑式 。支撑式板桩墙按设置支撑的层数可分为单支撑板桩墙和多支撑板桩墙。 无支撑 单支撑 多支撑 锚撑钢板桩基坑支撑

46、2、喷射砼护壁 概念：以高压空气为动力，将搅拌均匀的砂、石、水泥和速凝剂干料，由喷射机经输料管吹送到喷枪，在通过喷枪的瞬间，加入高压水进行混合，自喷嘴射出，喷射在坑壁，形成环形混凝土护壁结构，以承受土压力。 适用情况：宜用于土质较稳定，渗水量不大，深度小于10m，直径为6m12m的圆形基坑。对于有流砂或淤泥夹层的土质，也有使用成功的实例。 砼喷射顺序： 无水、少量渗水坑壁：可由下向上一环一环进行； 对渗水较大坑壁：喷护应由上向下进行，以防新喷的混凝土被水冲流； 对有集中渗出的股水的基坑：可从无水或水小处开始，逐步向水大处喷护，最后用竹管将集中的股水引出。喷射作业应沿坑周分若干区段进行，区段长度

47、一般不超过6m。 砼材料要求： 喷射混凝土应当早强、速凝、有较高的不透水性，且其干料应能顺利通过喷射机。 砼喷射厚度： 一般粘性土、砂土和碎卵石类土层，如无渗水，厚度为3cm8cm；如有少量渗水，厚度为5cm10cm；对稳定性较差的土，如淤泥、粉砂等，如无渗水，厚度为10cm15cm；如有少量渗水，厚度为15cm；当有大量渗水时，厚度为15cm20cm。 一次喷射是否能达到规定的厚度，主要取决于混凝土与土之间的粘结力和渗水量大小。如一次喷射达不到规定的厚度，则应在混凝土终凝后再补喷，直至达到规定厚度为止。喷锚支护挂网喷混支护喷混支护3、砼围圈护壁 概念：混凝土围圈护壁是用混凝土环形结构承受土压

48、力，但其混凝土壁是现场浇筑的普通混凝土，壁厚较喷射混凝土大，一般为15cm30cm，也可按土压力作用下环形结构计算。 适用情况：混凝土围圈护壁则适应性较强，可以按一般混凝土施工，基坑深度可达15m20m，除流砂及呈流塑状态粘土外，可适用于其它各种土类。 施工方法：基坑自上而下分层垂直开挖，开挖一层后随即灌注一层混凝土壁。为防止已浇筑的围圈混凝土施工时因失去支承而下坠，顶层混凝土应一次整体浇筑，以下各层均间隔开挖和浇筑，并将上下层混凝土纵向接缝错开。开挖面应均匀分布对称施工，及时浇筑混凝土壁支护，每层坑壁无混凝土壁支护总长度应不大于周长的一半。分层高度以垂直开挖面不坍塌为原则，一般顶层高2m左右

49、，以下每层高1m1.5m。 围圈混凝土一般采用C15早强混凝土。为使基坑开挖和支护工作连续不间断地进行，一般在围圈混凝土抗压强度到达2500kPa强度时，即可拆除摸板，承受土压力。砼围圈护壁4、其他方法 在软弱土层中的较深基坑以深层搅拌桩、粉体喷射搅拌桩、旋喷桩等，按密排或格框形布置成连续墙以形成支档结构代替板桩墙等，多用于市政工程、工业与民用建筑工程，桥梁工程也有使用成功的报道。 在一些基础工程施工中，对局部坑壁的围护也常因地制宜就地取材采用多种灵活的围护方法，在浅基坑中，当地下水影响不大时，也可使用木档板支撑（路桥施工除在特定条件下，现较少采用）。 四、基坑排水 目的 基坑如在地下水位以下

50、，随着基坑的下挖，渗水将不断涌集基坑，因此施工过程中必须不断地排水，以保持基坑的干燥，便于基坑挖土和基础的砌筑与养护。方法表面排水法井点法降低地下水位（一）表面排水法（二）井点法降低地下水位类型轻型井点喷射井点电渗井点 特点：井管范围内的地下水不从基坑的四周边缘和底面流出，而是以相反的方向流向井管，因而可以避免发生流砂和边坡坍塌现象，且由于流水压力对土层还有一定的压密作用。 适用情况：适用于渗透系数为（0.180）m/d的砂土。对于渗透系数小于0.1m/d的淤泥、软粘土等则效果较差，需要采用电渗井点排水或其它方法。 轻型井点法五、基坑的检验与处理 1：基坑底面标高和平面位置及平面尺寸是否与原设计相符。 2：检查基底土质与设计资料是否相符，如有出入应取样做土质分析试验，同时由施工单位及时会同有关部门共同研究处理。3:当坑底暴露的土质特别复杂，属于下列情况之一时应变更设计强烈风化的岩层松砂地基Dr小于0.33软粘性土Ic大于1.0砂土、粘土含有大量有机质熔岩较发育软粘性土e大于0.7亚粘土e大于1.0粘土e大于101深基坑地下连续墙接头处理工艺支护地基处理基坑防漏水处理六、基础的浇筑