刚性扩大基础设计二

设计与计算的主要内容：

基础埋置深度的确定刚性扩大基础尺寸的拟定地基承载力验算基底合力偏心距验算基础稳定性和地基稳定性验算基础沉降验算第五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。必须综合考虑地基的地质和地形条件、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、造价等因素。

刚性扩大基础

沉井基础

桩基础基础埋深的不同方案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。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.河流的冲刷作用

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。

冲刷总深度(m)

最小埋置深度(m)桥梁类型0<3≥3≥8≥15≥20一般桥梁1.01.52.02.53.03.5技术复杂修复困难的特大桥及其它重要大桥1.52.02.53.03.54.0

对于大、中桥基础的基底在设计洪水冲刷总深度以下的最小埋置深度，建议根据桥梁大小、技术的复杂性和重要性，参照下表采用。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。

上部结构型式

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。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。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刚性扩大基础立面、平面图基础厚度

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。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：三、地基堆承载力验残算持力层侮强度验狼算软弱下卧饼层承载力犹验算持力层强筹度验算持力层衣是指直爬接与基孝底相接孝触的土洽层，持救力层承槽载力验挖算要求事荷载在谱基底产正生的地木基应力别不超过棍持力层腾的地基蹲容许承藏载力。基底应享力分布失公式如骨下(由于浅晃基础埋煮置深度跌小，在的计算中欧可不计斥基础四耳周土的绳摩阻力考和弹性桶抗力的诸作用)。偏心竖盘直力作荐用在任环意点基底应力蒜分布图e<B/毫6:梯形;e=B/蚀6:三角形;e>B/删6:出现拉应榜力区讨论:对公路脂桥梁，期一般由拆顺桥向扇控制基取底应力过计算。双但对通爹航河流沸或河流兄中有漂兵流物时润，应计惕算撞击盈力在横幻玉桥向产酸生的基访底应力趣，并与厉顺桥向险基底应参力比较梨，取其拍大者控沿制设计嫂。对于曲线凶桥，计算款基底应力糖时，应按快下式计算：软弱下卧贩层承载力板验算当受压层直范围内地薪基为多层圾土，且持扎力层以下勿有软弱下卷卧层，这阅时还应验四算软弱下袄卧层的承候载力，验顶算时先计服算软弱下幻玉卧层顶设面（在基底收形心轴下辅）的应力（包括竟自重应热力及附自加力）撇，不得大运于该处腾地基土张的容许蕉承载力。即:四、基仗底合力与偏心距摩验算目的:尽可能金使基底里应力分剥布比较胞均匀，紧以免基势底两侧镜应力相毕差过大滚，使基域础产生视较大的晌不均匀贝沉降，迷墩、台梨发生倾糠斜，影申响正常婚使用漠。设计原挪则:非岩石耳地基:以不出顺现拉应汗力为原预则，当世墩、台石仅受恒面载作用骂时，基焰底合力鸣偏心距e0应分别不姻大于基底品核心半径参的0.1倍（桥制墩）和0.75倍（桥台甜）；当墩翁、台受荷禁载标准值幕组合时，焦一般只要池求基底偏钩心距e0不超过核模心半径即惹可。岩石地基:可以允许殖出现拉应撞力，根据尼岩石的强道度，合力忌偏心距e0最大可止为基底脊核心半骨径的1.2～1.5倍，以保副证必要的农安全储备凡。基底应号力分布及图非岩石祝地基:岩石地芒基:五、基崖础稳定盗性和地欺基稳定酿性验算基础倾壳覆稳定荐性验算基础稳骗定性验傅算基础滑歌动稳定样性验算地基稳箭定性验槐算基础倾覆艇稳定性验像算基础倾覆世稳定性与免合力的偏浩心距有关额。合力偏碧心距愈大谱，则基础学抗倾覆的贼安全储备邀愈小，如钉下图所示袍，因此，盛在设计时度，可以用惩限制合力扯偏心距e0来保证基杠础的倾覆尿稳定性。K0为抗倾闸覆稳定蚀系数,一般对主羞要荷载组躬合K0≥1.5，在各宰种附加奥荷载组由合时，K0≥1.岔2～1.5。基础倾堤覆稳定仇性计算基础滑息动稳定艘性验算基础在露水平推旁力作用认下沿基玻础底面讯滑动的级可能性拘即基础翠抗滑动炮安全度蠢的大小纺，可用鞭基底与朋土之间素的摩擦喘阻力和最水平推登力的比验值Kc来表示，Kc称为抗您滑动稳遣定系数估。即Kc——为抗滑动逃稳定系数替，必须大湿于规范规供定的设计春容许值，训一般根据熊荷载性质眯，Kc≥1.海2～1.3。地基土分类µ地基土分类µ黏土(流塑-坚硬)、粉土0.25软岩（极软岩-较软岩）0.40-0.60砂土（粉砂-砾砂）0.30-0.40硬岩（较硬岩、坚硬岩）0.60、0.70碎石土（松散-密实）0.40-0.50摩擦系活数µ地基稳定栗性验算位于软土币地基上较高的方桥台需验算垃桥台沿串滑裂曲大面滑动轮的稳定谨性；基底下神地基如贱在不深处有铸软弱夹层时，在台客后土推力恐作用下，茧基础也有天可能沿软息弱夹层土肺的层面滑键动；在较陡的球土质斜听坡上的桥但台、挡考土墙也价有滑动晕的可能街。基础抗倾倒覆措施六、基础产沉降验算基础的沉禁降主要由墙竖向荷载鹅作用下土层的处压缩变西形引起。沉降量稀过大将影响居结构物京的正常料使用和秘安全，闯应加以膛限制。在确定一般土蛋质的地基容干许承载力略时，已考搜虑这一变裹形的因素扛，所以修睁建在一般翅土质条件脆下的中、饲小型桥梁杂的基础，讲只要满足州了地基的强馆度要求，地基筹（基础虹）的沉降也就存满足要求。1．修建劣在地质恶情况复素杂、地仍层分布杂不均或言强度较袋小的软粘土偿地基及湿陷性黄斗土上的基错础；2．修建棉在非岩从石地基蝇上的拱搭桥、连达续梁桥线等超静定结艺构的基础；对于下列耐情况，则境必须验算骡基础的沉校降3．当相弦邻基础话下地基隔土强度剥有显著痒不同或些相邻跨泽度相差做悬殊而擦必须考带虑其沉降差时；4．对于贤跨线桥卵、跨线船渡槽要义保证桥详（或槽括）下净空高凯度时。地基土霉的沉降悄可根据塌土的压晴缩特性羊指标按《公桥基疾规》的单向应详力分层薯总和法（用沉杨降计算守经验系纽奉数ms修正）计数算。对于公路叛桥梁，基础上炒结构重碰力和土慕重力作坛用对沉降孟是主要血的，汽怜车等活剩载作用爸时间短眉暂，对土沉降影郊响小，浸所以在泼沉降计栗算中不办予考虑喜。在设计时呢，为了防柏止由于偏动心荷载使耗同一基础恨两侧产生较大的不扮均匀沉降，而导蒙致结构地物倾斜严和造成量墩、台醉顶面发宽生过大的吃水平位胃移等后果派。对于较低添的墩、台各可用限制基础富上合力偏呜心距的方法来高解决；对于结从构物较百高，土昌质又较册差或上龙部为超静定结构物缸时，则肥须验算教基础的靠倾斜，沾从而保品证建筑努物顶面店的水平位狂移控制在挣容许范窜围以内越。例题：某桥墩旷为混凝舰土实体兔墩刚性散扩大基绣础，控瓜制设计族的荷载抢组合为诸：支座版反力840姐kN及930k糠N；桥墩及朴基础自重5480背kN；设计持水位以吼下墩身存及基础姑浮力120殿0kN；制动佳力84kN；墩帽栋与墩身绕风力分眉别为2.1遣kN和16.扎8kN。结构尺世寸及地质预、水文资腐料见下图军（基底宽3.1m，长9.9截m）。验算浇地基承载盈力。已知：碎持力层替基本容浸许承载有力[fa0搁]=35开0kPa，k1=育2，k2=宫4。下卧层卷为一般粘蜘土层，[fa层0]=缺150耽kPa，k1=0，k2=1宝.5，附加驻应力系盗数α=0.维285。（1）计算最干