第二章浅基础

第二章浅基础第一节概述第二节浅基础的类型第三节地基承载力容许值的确定第四节刚性扩大基础的设计与计算学习重点：浅基础的分类和适用条件；浅基础设计学习要求：熟悉浅基础的类型及适用条件；掌握基础埋置深度的选择；基础底面尺寸的确定；软弱下卧层地基承载力的验算方法。熟练掌握刚性基础剖面尺寸确定及扩展基础的配筋计算第二章浅基础

定义：通常将埋置深度较浅（一般在数米以内），且施工相对简单的基础称为浅基础。

特点：施工一般采用敞开挖基坑修筑基础的方法，故亦称为明挖基础。设计计算时可以忽略基础侧面土体对基础的影响，基础结构形式和施工方法也较简单。

第二章浅基础天然地基：没有经过人为加固处理的地基

人工地基：需人工加固的软弱地基浅基础：埋深较浅，用一般方法、工艺施工深基础：(桩基、沉井)，特殊工艺施工方案组合天然地基人工地基浅基础深基础方案选择造价低易施工安全合理技术先进第二章浅基础第一节概述第一节概述常见的地基基础方案有：天然地基或人工地基上的浅基础；深基础；深浅结合的基础（如桩—筏、桩—箱等）

天然地基上的浅基础便于施工、工期短、造价低，如能满足地基的强度和变形要求，宜优先选用。第二章浅基础第一节概述一、浅基础设计内容1．选择基础类型和材料，进行基础平面设计2．确定地基持力层和基础埋深3．确定地基承载力4．确定基础的底面尺寸，必要时进行地基变形与稳定验算。5．进行基础结构设计6．绘制基础施工图,提出施工说明。第二章浅基础第一节概述二、必须强调的地基基础问题的解决，不宜单纯着眼于地基基础本身，按常规设计时，更应把地基、基础与上部结构视为一个统一的整体，从三者相互作用的概念出发考虑地基基础方案。第二章浅基础第二节浅基础的类型根据基础所用材料的受力性能可分为刚性基础（也称为无筋扩展基础）和柔性基础（钢筋混凝土扩展基础）两大类。根据结构型式可分为扩展基础、联合基础、柱下条形基础、柱下交叉条形基础、筏型基础、箱型基础和壳体基础等。第二章浅基础第二节浅基础的类型

一、扩展基础定义：墙下条形基础和柱下独立基础（单独基础）统称为扩展基础第二章浅基础钢筋混凝土扩展基础无筋扩展基础第二节浅基础的类型

1、钢筋混凝土扩展基础钢筋混凝土扩展基础常简称为扩展基础，系指墙下钢筋混凝土条形基础和柱下钢筋混凝土独立基础。这类基础的抗弯和抗剪性能良好，可在竖向荷载较大、地基承载力不高以及承受水平力和力矩荷载等情况下使用。与无筋基础相比，其基础高度较小，因此更适宜在基础埋置深度较小时适用。第二章浅基础第二节浅基础的类型

2、无筋扩展基础无筋扩展基础系指由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的无需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。无筋基础的材料都具有较好的抗压性能，但抗拉和抗剪强度都不高。为了使基础内产生的拉应力和剪应力不超过相应的材料强度设计值，设计时与要加大基础的高度。因此这种基础几乎不发生挠曲变形，故习惯上把无筋基础称为刚性基础。无筋扩展基础适用与多层民用建筑和轻型厂房。第二章浅基础第二节浅基础的类型

二、联合基础定义：联合基础主要指同列相邻二柱公共的钢筋混凝土基础，即双柱联合基础联合基础也可用于调整相邻两柱的沉降差，或防止两者之间的相向倾斜等。第二章浅基础

第二节浅基础的类型

三、柱下条形基础

特点：抗弯刚度较大，具有调整不均匀沉降的能力，并将集中柱荷载较均匀地分布到整个基底面积。第二章浅基础柱下条形基础常用于软弱地基上框架或排架结构的一种基础形式。第二节浅基础的类型

四、柱下交叉条形基础

第二章浅基础如果地基软弱且在两个方向分布不均，需要基础在两个方向都具有一定的刚度来调整不均匀沉降，则可在柱网下沿纵横两向分别设置钢筋混凝土条形基础，从而形成柱下交叉条形基础。第二节浅基础的类型

五、筏板基础

特点：筏板基础由于其地面积大，可减少基底压力，同时可提高地基土的承载力，并能更有效地增强基础的整体性，调节不均匀沉降。第二章浅基础柱下筏形基础分为平板式和梁板式两种类型平板式筏板基础适用于柱荷载较小的建筑。第二节浅基础的类型

第二章浅基础梁板式筏板基础适用于柱荷载较大时。第二节浅基础的类型

六、箱形基础箱形基础是由钢筋混凝土的底板、顶板、外墙和内隔墙组成的有一定高度的整体空间结构。第二章浅基础箱形基础具有更大的抗弯刚度，只能产生大致均匀的沉降或整体倾斜，从而基本消除了因地基变形而使建筑物开裂的可能性。抗震性能较好。第二节浅基础的类型

高层建筑的箱形基础往往与地下室结合考虑，其地下空间可作人防、设备间、库房、商店以及污水处理等。第二章浅基础第二节浅基础的类型

七、壳体基础为了发挥混凝土抗压性能好的特性，可以将基础的型式做成壳体。常见的壳体基础形式有三种，即正圆锥壳、M形组合壳和内球外锥组合壳。特点：材料省、造价低第二章浅基础应用：柱基础和筒形构筑物（如烟囱、水塔、料仓等）的基础第二节浅基础的类型根据基础所用材料的受力性能可分为刚性基础（也称为无筋扩展基础）和柔性基础（钢筋混凝土扩展基础）两大类。根据结构型式可分为扩展基础、联合基础、柱下条形基础、柱下交叉条形基础、筏型基础、箱型基础和壳体基础等。第二章浅基础钢筋混凝土扩展基础刚性基础第二节浅基础的类型第二章浅基础

基础在外力（包括基础自重）作用下，基底的地基反力为σ，此时基础的悬出部分a-a断面左端，相当于承受着强度为的均布荷载的悬臂梁，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。它是桥梁、涵洞和房屋等建筑物常用的基础类型。刚性基础的概念第二节浅基础的类型第二章浅基础形式：刚性扩大基础，单独柱下刚性基础、条形基础等。

优点：稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载，所以只要地基强度能满足要求，它是桥梁和涵洞等结构物首先考虑的基础形式。

缺点：自重大，并且当持力层为软弱土时，由于扩大基础面积有一定限制，需要对地基进行处理或加固后才能采用，否则会因所受的荷载压力超过地基强度而影响建筑物的正常使用。刚性基础的特点第二节浅基础的类型第二章浅基础

基础在基底反力作用下，在a-a断面产生弯曲拉应力和剪应力若超过了基础圬工的强度极限值，为了防止基础在a-a断面开裂甚至断裂，可将刚性基础尺寸重新设计，并在基础中配置足够数量的钢筋，这种基础称为钢筋混凝土扩展基础。钢筋混凝土扩展基础的概念第二节浅基础的类型第二章浅基础

形式：柱下扩展基础、条形和十字形基础筏板及箱形基础。

优点：其整体性能较好，抗弯刚度较大。如筏板和箱形基础，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的建筑物损坏。所以在土质较差的地基上修建高层建筑物时，采用这种基础形式是适宜的。

钢筋混凝土扩展基础的特点第二节浅基础的类型第二章浅基础缺点：钢筋混凝土扩展基础，特别是箱形基础，钢筋和水泥的用量较大，施工技术的要求也较高，所以采用这种基础形式应与其它基础方案（如采用桩基础等）比较后再确定。钢筋混凝土扩展基础的特点第二节浅基础的类型第二章浅基础

由于地基强度一般较墩台或墙柱圬工的强度低，因而需要将基础平面尺寸扩大以满足地基强度要求，这种刚性基础刚称刚性扩大基础。它是桥涵及其他建筑物常用的基础形式，其平面形状常为矩形。其每边扩大的尺寸最小为0.20～0.50m，视土质、基础厚度、埋置深度和施工方法而定。作为刚性基础，每边扩大的最大尺寸应受到材料刚性角的限制。

刚性扩大基础第二节浅基础的类型第二章浅基础

刚性角：基础悬出总长度（包括襟边与台阶宽度之和）按前面刚性基础的定义，应使悬出部分在基底反力作用下，在a-a截面所产生的弯曲拉力和剪应力不超过基础圬工的强度限值。所以满足上述要求时，就可得到自墩台身边缘处的垂线与基底边缘的联线间的最大夹角max，称为刚性角。当基础较厚时，可在纵横两个剖面上都做成台阶形，以减少基础自重，节省材料。第二节浅基础的类型第二章浅基础刚性扩大基础第二节浅基础的类型第二章浅基础地基承载力是指地基土单位面积上所能承受的荷载。

地基承载力是确定基础底面尺寸的主要依据，基础底面的压力不大于地基承载力特征值，是地基基础设计应满足的基本要求之一。《公路桥涵地基与基础设计规范》中地基容许承载力的确定同时满足强度和变形两个方面的条件，因此可视为按正常使用极限状态确定的地基承载力。第二章浅基础第三节地基承载力容许值的确定地基容许承载力的确定一般有以下三种方式；1.根据现场荷载试验的p-s曲线确定；2.按地基承载力理论公式计算；3.按现行规范提供的经验公式计算。这里介绍第三种即《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）提供的经验公式和参数确定地基承载力容许值。第二章浅基础常用第三节地基承载力容许值的确定现场载荷试验（一）第二章浅基础第三节地基承载力容许值的确定现场载荷试验现场载荷试验是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的载荷板施加荷载，观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量S，将上述试验得到的各级荷载与相应的稳定沉降量绘制成P-S曲线，即获得了地基土载荷试验的结果现场载荷试验（一）第二章浅基础

载荷台式加压装置(a)钢桁架式装置；(b)拉杆式装置；1—千斤顶；2—地锚；3—桁架；4—立柱；5—分立柱；6—拉杆第三节地基承载力容许值的确定现场载荷试验（二）第二章浅基础

千斤顶式加压装置(a)钢桁架式装置(b)拉杆式装置,1—千斤顶;2—地锚;3—桁架;4—立柱;5—分立柱;6—拉杆第三节地基承载力容许值的确定现场载荷试验（二）第二章浅基础第三节地基承载力容许值的确定荷载试验的观测标准：(1)每级加载后，按间隔10、10、10、15、15分钟，以后为每隔半小时读一次沉降量，当连续两小时内，每小时的沉降量小于0.1mm时，则认为已趋稳定，可加下一级荷载；(2)当出现下列情况之一时，即可终止加载：①承压板周围的土有明显的侧向挤出(砂土)或发生裂纹(粘性土和粉土)；②沉降急骤增大，荷载-沉降()曲线出现陡降段；③在某一级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定标准；④≥0.06(为承压板的宽度或直径)。规范规定对中小桥、涵洞，当受现场条件限制，或载荷试验和原位测验确有困难时，也可按照《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）规定采用。第二章浅基础第三节地基承载力容许值的确定步骤和方法

：

一．确定地基岩土的名称

对于一般地基土，通常根据塑性指数、粒径、工程地质特性等分为六类，即岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和特殊性岩土。具体分类方法参照规范：《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJD63-2007）。查看《规范》或WORD文档

第三节地基承载力容许值的确定第二章浅基础步骤和方法

：

二．地基岩土工程特性指标确定土的工程特性指标包括抗剪强度指标、压缩性指标、动力触探锤击数、静力触探探头阻力、载荷试验承载力以及其他特性指标。地基土工程特性指标的代表值应分别为标准值、平均值及容许值。强度指标应取标准值；压缩性指标应取平均值；承载力指标应取容许值。第三节地基承载力容许值的确定第二章浅基础地基承载力容许值[fa]是在各类岩土承载力基本容许值[fa0]的基础上，经修正后得到的。地基承载力基本容许值[fa0]应首先考虑由载荷试验或其他原位试验取得，其值不应大于极限承载力的1/2；对中小桥、涵洞，当受现场条件限制，或载荷试验和原位测验确有困难时，也可按照《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）规定采用。第二章浅基础第三节地基承载力容许值的确定三．地基承载力容许值确定《规范》

①一般岩石地基可根据强度等级、节理按表2-17确定承载力基本容许值[fa0]。对于复杂的岩层（如溶洞、断层、软弱夹层、易溶岩石、软化岩石等）应按各项因素综合确定。

岩石地基承载力基本容许值[fa0]表2-17（1）地基承载力基本容许值的确定[fa0]（kPa）

节理发育程度坚硬程度节理不发育节理发育节理很发育坚硬岩、较硬岩＞30003000～20002000～1500较软岩3000～15001500～10001000～800软岩1200～10001000～800800～500极软岩500～400400～300300～2002-3

地基承载力容许值的确定第二章天然地基上的浅基础

②碎石土地基可根据其类别和密实程度按表2-18确定承载力基本容许值[fa0]。

碎石土地基承载力基本容许值[fa0]表2-182-3

地基承载力容许值的确定第二章天然地基上的浅基础[fa0]（kPa）

密实程度土名密实中密稍密松散卵石1200～10001000～650650～500500～300碎石1000～800800～550550～400400～200圆砾800～600600～400400～300300～200角砾700～500500～400400～300300～200注：（1）由硬质岩组成，填充砂土者取高值；由软质岩组成，填充黏性土

者取低值；

（2）半胶结的碎石土，可按密实的同类土的[fa0]值提高10%～30％；

（3）松散的碎石土在天然河床中很少遇见，需特别注意鉴定；

（4）漂石、块石的[fa0]值，可参照卵石、碎石适当提高。

③砂土地基可根据土的密实度和水位情况按表2－19确定承载力基本容许值[fa0]。

砂土地基承载力基本容许值[fa0]

表2－19

2-3

地基承载力容许值的确定第二章天然地基上的浅基础土名

[fa0]密实度

（kPa）湿度密实中密稍密松散砾砂、粗砂与湿度无关550430370200中砂与湿度无关450370330150细砂水上350270230100水下300210190—粉砂水上300210190—水下20011090—④粉土地基可根据土的天然孔隙比e和天然含水量w（%）按表2－20确定承载力基本容许值[fa0]。

粉土地基承载力基本容许值[fa0]表2－202-3

地基承载力容许值的确定第二章天然地基上的浅基础[fa0]

w（%）（kPa）

e1015202530350.5400380355———0.6300290280270——0.7250235225215205—0.8200190180170165—0.9160150145140130125⑤老黏性土地基可根据压缩模量Es按表2－21确定承载力基本容许值[fa0]。

老黏性土地基承载力基本容许值[fa0]表2－21

2-3

地基承载力容许值的确定第二章天然地基上的浅基础Es(MPa)10152025303540[fa0](kPa)380430470510550580620注：当老黏性土Es＜10MPa时，承载力基本容许值[fa0]按一般黏性土（表2-22）确定。⑥一般黏性土可根据液性指数IL和天然孔隙比e按表2－22确定地基承载力基本容许值[fa0]。

一般黏性土地基承载力基本容许值[fa0]表2－22

2-3

地基承载力容许值的确定第二章天然地基上的浅基础[fa0](kPa)

ILe00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.20.5450440430420400380350310270240220——0.6420410400380360340310280250220200180—0.74003703503303102902702402201901701601500.83803303002802602402302101801601501401300.93202802602402202101901801601401301201001.0250230220210190170160150140120110——1.1——16015014013012011010090———注：（1）土中含有粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量30％以上者，[fa0]可适当提高；（2）当e＜0.5时，取e=0.5；当IL＜0时，取IL＝0。此外，超过表列范围的

一般黏性土，。

⑦新近沉积黏性土地基可根据液性指数IL和天然孔隙比e按表2－23确定承载力基本容许值[fa0]。

新近沉积黏性土地基承载力基本容许值[fa0]表2－232-3

地基承载力容许值的确定第二章天然地基上的浅基础[fa0](kPa)ILe≤0.250.751.25≤0.81401201000.9130110901.0120100801.111090—2-3

地基承载力容许值的确定第二章天然地基上的浅基础（2）地基承载力容许值的确定地基承载力容许值[fa]按式(2－9)确定。当基础位于水中不透水地层上时，[fa]按平均常水位至一般冲刷线的水深每米再增大10kPa。(2－9)式中：[fa]——地基承载力容许值（kPa）；

b——基础底面的最小边宽（m），当b＜2m时，取b=2m；当b＞10m

时，取b=10m；

h——基底埋置深度（m），自天然地面起算，有水流冲刷时自一般冲刷

线起算；当h＜3m时，取h=3m；当h/b＞4时，取h=4b；

k1、k2——基底宽度、深度修正系数，根据基底持力层土的类别按表2－24确

定；

1——基底持力层土的天然重度(kN/m3)。若持力层在水面以下且为透水

者，应取浮重度；

2——基底以上土层的加权平均重度(kN/m3)，换算时若持力层在水面以

下，且不透水时，不论基底以上土的透水性质如何，一律取饱和重

度；当透水时，水中部分土层则应取浮重度。

地基土承载力宽度、深度修正系数k1、k2

表2－24

2-3

地基承载力容许值的确定第二章天然地基上的浅基础

土类系数黏性土粉土砂土碎石土老黏性土一般黏性土新近沉积黏性土—粉砂细砂中砂砾砂、粗砂碎石、圆砾角砾卵石IL≥0.5IL＜0.5—中密密实中密密实中密密实中密密实中密密实中密密实k1000001.01.21.52.02.03.03.04.03.04.03.04.0k22.51.52.51.01.52.02.53.04.04.05.55.06.05.06.06.010.0注：(1)对于稍密和松散状态的砂、碎石土，k1、k2值可采用表列中密值的50％；

(2)强风化和全风化的岩石，可参照所风化成的相应土类取值；其他状态下的岩石不修正。

式（2-9）第二项是基础在验算剖面底面宽大于2m时地基容许承载力的修正提高值。但是若地基土为粘土（包括黄土）时，受压后其后期沉降量较大，基础愈宽，沉降也愈大，这对建筑物正常使用是不利的，加上在制定承载力基本容许值时，已适当考虑了基础宽度的影响，故对粘性土和粉土的地基容许承载力不再考虑宽度修正，这样可以保证基础不致产生过大的沉降。对于砂土和碎石土地基，沉降在施工期间已大部分完成，所以受压后的后期沉降比较小，在基础宽度加大后，地基承载力有显著提高，故必须予以修正。由于基础过宽会增加沉降的不利因素，所以基础宽度超过10m者，仍按10m予以修正提高。2-3

地基承载力容许值的确定第二章天然地基上的浅基础

式（2-9）第三项是基础埋深超过3m时地基容许承载力的提高值。这主要考虑到随着基础埋深的增加，基础底面以上土的自重也随着增大，这对阻止基底下地基土在荷载作用下的挤出是有利的。根据国内外试验资料的分析，当h/b≤4时，地基承载力随深度成直线比例增长，当4<h/b<10时，地基承载力虽然随着埋深的增加有所增长，但比较缓慢；当h/b>10时，地基承载力几乎为一常数，因此为了安全起见，只有当h/b≤4时地基容许承载力才予以提高。2-3

地基承载力容许值的确定第二章天然地基上的浅基础土的物理性质指标第二章浅基础孔隙比：土体中空隙体积与固体颗粒体积之比值。是反应材料密实程度的重要物理性质指标。一般用e代表，e越大材料越疏松，反之，越密实。天然含水率ω：天然含水率是天然状态下岩土孔隙（空隙）所含水分的质量与固体颗粒质量之百分比.塑性指数IP：指液限和塑限的差值ωL-ωp，即土处在可塑状态的含水量变化范围。可塑性是粘性土区别于砂土的重要特征。第三节地基承载力容许值的确定第二章浅基础液性指数：液性指数是判断土的软硬状态的指数ω：土的实际含水量ωp：塑性界限含水量——塑限。即粘性土处于塑性状态与半固体状态之间的界限含水量ωL：粘性土处于液态与塑性状态之间的界限含水量——液限。例题1、2第二章浅基础设计与计算的主要内容：1.基础埋置深度的确定；2.刚性扩大基础尺寸的拟定；3.地基承载力验算；4.基底合力偏心距验算；5.基础稳定性和地基稳定性验算；6.基础沉降验算。第二章浅基础第四节刚性扩大基础的设计与计算第四节刚性扩大基础的设计与计算一、基础埋置深度的确定定义：基础埋置深度（简称埋深）：是指基础底面至天然地面或一般冲刷线的距离。选择基础的埋置深度是基础设计工作的重要一环，因为它关系到地基基础方案的优劣、施工的难易和造价的高低。

第二章浅基础第四节刚性扩大基础的设计与计算一、基础埋置深度的确定将基础设置在变形较小，而强度又比较大的持力层上，以保证地基强度满足要求，且不致产生过大的沉降或沉降差。还要使基础有足够的埋置深度，以保证基础的稳定性，确保基础的安全。第二章浅基础第四节刚性扩大基础的设计与计算影响基础埋置深度选择的主要因素可归纳为如下五个方面，

第二章浅基础第四节刚性扩大基础的设计与计算地基的地质条件

岩石地基:覆盖土层较薄时，一般应清除覆盖土和风化层后，将基础直接修建在新鲜岩面上；如岩石的风化层很厚，难以全部清除时，基础放在风化层中的埋置深度应根据其风化程度、冲刷深度及相应的容许承载力来确定。如岩层表面倾斜时，不得将基础的一部分置于岩层上，而另一部分则置于土层上。在陡峭山坡上修建桥台时，还应注意岩体的稳定性。非岩石地基:如受压层范围内为均质土，基础埋置深度除满足冲刷、冻胀等要求外，可根据荷载大小，由地基土的承载能力和沉降特性来确定（同时考虑基础需要的最小埋深）。当地质条件较复杂如地层为多层土组成等或对大中型桥梁及其它建筑物基础持力层的选定，应通过较详细计算或方案比较后确定。2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础

河流的冲刷深度

冲刷的基本概念:洪水冲刷后，整个河床面要下降，这叫一般冲刷,被冲下去的深度叫一般冲刷深度。同时由于桥墩的阻水作用，使洪水在桥墩四周冲出一个深坑，这叫局部冲刷。2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础河流的冲刷作用2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础

在有冲刷的河流中，为了防止桥梁墩、台基础四周和基底下土层被水流掏空冲走以致倒塌，基础必须埋置在设计洪水的最大冲刷线以下不小于1m。特别是在山区和丘陵地区的河流，更应注意考虑季节性洪水的冲刷作用。

2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础

基础在设计洪水冲刷总深度以下的最小埋置深度不应是一个定值，它与河床地层的抗冲刷能力、计算设计流量的可靠性、选用计算冲刷深度的方法、桥梁的重要性和破坏后修复的难易程度等因素有关。因此，对于非岩石河床桥梁墩台基础的基底在设计洪水冲刷总深度以下的最小埋置深度，参照下表采用。2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础

总冲刷深度（m）桥梁类别05101520大桥、中桥、小桥（不铺砌）1.52.02.53.03.5特大桥2.02.53.03.54.0当地的冻结深度

为了保证建筑物不受地基土季节性冻胀的影响，除地基为非冻胀性土外，基础底面应埋置在天然最大冻结线以下一定深度。《公桥基规》规定，当上部结构为超静定结构时，基底应埋置在最深冻结线以下不小于0.25m；对静定结构的基础，一般也按此要求，但在冻结较深地区，为了减少基础埋深，有些类别的冻土经计算后也可将基底置于最大冻结线以上。2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础北方各地冻结深度附 我国北方各地的冻结深度大致如下，满州里2.6m，齐齐哈尔2.4m、佳木斯或哈尔滨2.2m，牡丹江2.Om、长春1.7m、沈阳1.2m、锦州1.1m、太原1.0m、北京0.8-1.0，大连0.7m、天津0.5-0.7,济南0.5m。2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础上部结构型式2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础

对中、小跨度简支梁桥来说，这项因素对确定基础的埋置深度影响不大。但对超静定结构即使基础发生较小的不均匀沉降也会使内力产生一定变化。

当地的地形条件当墩台、挡土墙等结构位于较陡的土坡上，在确定基础埋深时，还应考虑土坡连同结构物基础一起滑动的稳定性。当地基为倾斜土坡时，应结合实际情况，对地基容许承载力适当折减。若基础位于较陡的岩体上，可将基础做成台阶形，但要注意岩体的稳定性。2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础保证持力层稳定所需的最小埋置深度地表土的性质是不稳定的。人类和动物的活动以及植物的生长作用，也会影响其强度和稳定，所以一般地表土不宜作为持力层.为了保证地基和基础的稳定性，基础的埋置深度（除岩石地基外）应在天然地面或无冲刷河底以下不小于1m。在确定基础埋置深度时，还应考虑相邻建筑物的影响.2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础现举一简例来说明如何较合理地确定基础埋置深度和选择持力层。刚性扩大基础

沉井基础

桩基础2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础fa0fa0fa0fa0对于一项具体的工程来说，往往只是其中一、二种因素起决定作用。一般来说，在满足地基稳定和变形要求及有关条件的前提下应尽量浅埋。第二章浅基础第四节刚性扩大基础的设计与计算基本原则二、刚性扩大基础尺寸的拟定基础厚度基础平面尺寸基础剖面尺寸2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础刚性扩大基础剖面、平面图2-4刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础基础厚度

应根据墩、台身结构形式，荷载大小，选用的基础材料等因素来确定。基底标高应按基础埋深的要求确定。水中基础顶面一般不高于最低水位，在季节性流水的河流或旱地上的桥梁墩、台基础，则不宜高出地面，以防碰损。这样，基础厚度可按上述要求所确定的基础底面和顶面标高求得。2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础基础平面尺寸

基础平面形式一般应考虑墩、台身底面的形状而确定，基础平面形状常用矩形。基础底面长宽尺寸与高度有如下的关系式：2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础基础剖面尺寸刚性扩大基础的剖面形式一般做成矩形，当基础较厚（超过1m以上）时，可将基础的剖面设计成台阶形。但台阶的宽高比要符合材料的刚性角要求。

自墩、台身底边缘至基顶边缘距离称为襟边，其作用一方面是扩大基地面积增加基础承载力，同时也便于调整基础施工时的误差和支模需要。其最小值为20—30cm2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础材料刚性角值可按照下面提供的数值取用砖、片石、块石、粗料石砌体，当用M5以下砂浆砌筑时，；砖、片石、块石、粗料石砌体，当用M5以上砂浆砌筑时，；混凝土浇筑时，。2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础三、地基承载力验算持力层承载力验算软弱下卧层承载力验算2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础持力层强度验算(1)

持力层是指直接与基底相接触的土层，持力层承载力验算要求荷载在基底产生的地基应力不超过持力层的地基容许承载力。2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础偏心竖直力作用在任意点基底应力分布图2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础持力层强度验算(2)1.轴心荷载作用时：2.单向偏心荷载作用时：3.双向偏心荷载作用时：2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础持力层强度验算(3)—基底截面模量，如图矩形基础，——为基底核心半径——合力偏心距则上式可以改写为2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础持力层强度验算(4)4.2.3当设置在基岩上的基底承受单向偏心荷载其偏心距超过核心半径时，可仅按受压区计算基底最大压应力（不考虑基底承受拉力）。基底为矩形截面的最大压应力按下式计算：2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础基础受力分析（1）2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础F，P、M：墩身底部截面(即基顶)上的合力； N基：基础重N土：基础台阶上土重N浮：浸水部分墩台与基础的水浮力(当为透水地基时)N水：基础台阶上的水柱重(当为不透水地基时)基础受力分析（2）2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础1.条件：某柱下方形基础边长为2m，埋深为1.5m。柱传给基础的竖向力为800kN，基础及其上土自重120kN，地下水位在地表下0.5m处（即地下水埋深为0.5m），要求：求基底压力p。例题（1）2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础基础所受的浮力为例题（1）答案2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础例题（2）几个定义：自重应力：由于土的自重产生的应力。基底压力：是指上部结构荷载和基础自重通过基础传递，在基础底面处施加于地基上的单位面积压力。基底反力：反向施加于基础底面上的压力。附加应力：由于建筑物等的荷载作用在土中产生的附加于原有应力之上的应力。是作用在基础底面处由于建筑修造后压力的改变量，是引起地基变形、基础沉降的主要因素。2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础软弱下卧层承载力验算（1）

当受压层范围内地基为多层土，且持力层以下有软弱下卧层，这时还应验算软弱下卧层的承载力，验算时先计算软弱下卧层顶面（在基底形心轴下）的应力（包括自重应力及附加力），不得大于该处地基土的承载力容许值。即:2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础软弱下卧层承载力验算（2）

α—基底中心下土中附加压应力系数；

p—基底压应力（kPa），当z/b>1时，p采用基底平均压应力；当z/b≤1时，p按基底压应力图形采用距最大压应力点b/3-b/4处的压应力，以上b为矩形基底的宽度。[fa]—软弱下卧层顶面处的地基承载力容许值(kPa)。2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础四、基底合力偏心距验算

目的:

尽可能使基底应力分布比较均匀，以免基底两侧应力相差过大，使基础产生较大的不均匀沉降，墩、台发生倾斜，影响正常使用。2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础设计原则:

非岩石地基:以不出现拉应力为原则，当墩、台仅受恒载作用时，基底合力偏心距e0应分别不大于基底核心半径的0.1倍（桥墩）和0.75倍（桥台）；当墩、台承受作用标准效应组合或偶然作用（地震作用除外）标准效应组合时，一般只要求基底偏心距e0不超过核心半径即可。

岩石地基:可以允许出现拉应力，根据岩石的强度，合力偏心距e0最大可为基底核心半径的1.2～1.5倍，以保证必要的安全储备。2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础五、基础稳定性和地基稳定性验算

基础倾覆稳定性验算基础稳定性验算基础滑动稳定性验算地基稳定性验算2-4

刚性扩大基础的设计与计算第二章天然地基上的浅基础基础倾覆稳定性验算

基础倾覆稳定性与合力的偏心距有关。合力偏心距愈大，则基础抗倾覆的安全储备愈小。因此，在设计时，可以用限