刚性扩大基础设计分析

设计与计算的主要内容：

根底埋置深度确实定刚性扩大根底尺寸的拟定地基承载力验算基底合力偏心距验算根底稳定性和地基稳定性验算根底沉降验算9.2刚性扩大根底的设计与计算一、根底埋置深度确实定将根底设置在变形较小，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。还要使根底有足够的埋置深度，以保证根底的稳定性，确保根底的安全。必需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、上部构造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。刚性扩大根底沉井根底桩根底根底埋深的不同方案地基的地质条件岩石地基:掩盖土层较薄时，一般应去除掩盖土和风化层后，将根底直接修建在新颖岩面上；如岩石的风化层很厚，难以全部去除时，根底放在风化层中的埋置深度应依据其风化程度、冲刷深度及相应的容许承载力来确定。如岩层外表倾斜时，不得将根底的一局部置于岩层上，而另一局部则置于土层上。在陡峭山坡上修建桥台时，还应留意岩体的稳定性。非岩石地基:如受压层范围内为均质土，根底埋置深度除满足冲刷、冻胀等要求外，可依据荷载大小，由地基土的承载力量和沉降特性来确定〔同时考虑根底需要的最小埋深〕。当地质条件较简单如地层为多层土组成等或对大中型桥梁及其它建筑物根底持力层的选定，应通过较具体计算或方案比较后确定。河流的冲刷深度

冲刷的根本概念: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、台根底四周和基底下土层被水流掏空冲走以致倒塌，根底必需埋置在设计洪水的最大冲刷线以下不小于1m。特殊是在山区和丘陵地区的河流，更应留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、中桥根底的基底在设计洪水冲刷总深度以下的最小埋置深度，建议依据桥梁大小、技术的简单性和重要性，参照下表承受。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，根底底面应埋置在自然最大冻结线以下肯定深度。《公桥基规》规定，当上部构造为超静定构造时，基底应埋置在最深冻结线以下不小于0.25m；对静定构造的根底，一般也按此要求，但在冻结较深地区，为了削减根底埋深，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。上部构造型式对中、小跨度简支梁桥来说，这项因素对确定根底的埋置深度影响不大。但对超静定构造即使根底发生较小的不均匀沉降也会使内力产生肯定变化。当地的地形条件当墩台、挡土墙等构造位于较陡的土坡上，在确定根底埋深时，还应考虑土坡连同构造物根底一起滑动的稳定性。当地基为倾斜土坡时，应结合实际状况，对地基容许承载力适当折减。假设根底位于较陡的岩体上，可将根底做成台阶形，但要留意岩体的稳定性。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.为了保证地基和根底的稳定性，根底的埋置深度〔除岩石地基外〕应在自然地面或无冲刷河底以下不小于1m。在确定根底埋置深度时，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根底埋置深度和选择持力层。刚性扩大根底沉井根底桩根底二、刚性扩大根底尺寸的拟定根底厚度根底平面尺寸根底剖面尺寸刚性扩大根底立面、平面图根底厚度应依据墩、台身构造形式，荷载大小，选用的根底材料等因素来确定。基底标高应按根底埋深的要求确定。水中根底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、台根底，则不宜高出地面，以防碰损。这样，根底厚度可按上述要求所确定的根底底面和顶面标高求得。根底平面尺寸根底平面形式一般应考虑墩、台身底面的外形而确定，根底平面外形常用矩形。根底底面长宽尺寸与高度有如下的关系式：三、地基承载力验算持力层强度验算脆弱下卧层承载力验算持力层强度验算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。基底应力分布公式如下(由于浅根底埋置深度小，在计算中可不计根底四周土的摩阻力和弹性抗力的作用)。偏心竖直力作用在任意点基底应力分布图争论:对于曲线桥，计算基底应力时，应按下式计算：脆弱下卧层承载力验算

当受压层范围内地基为多层土，且持力层以下有脆弱下卧层，这时还应验算脆弱下卧层的承载力，验算时先计算脆弱下卧层顶面〔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容许承载力。即: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，使根底产生较大的不均匀沉降，墩、台发生倾斜，影响正常使用。设计原则:非岩石地基:以不消失拉应力为原则，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、台受荷载标准值组合时，一般只要求基底偏心距e0不超过核心半径即可。岩石地基:可以允许消失拉应力，依据岩石的强度，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藏。基底应力分布图五、根底稳定性和地基稳定性验算

根底倾覆稳定性验算根底稳定性验算根底滑动稳定性验算地基稳定性验算根底倾覆稳定性验算根底倾覆稳定性与合力的偏心距有关。合力偏心距愈大，则根底抗倾覆的安全储藏愈小，如以下图所示，因此，在设计时，可以用限制合力偏心距e0来保证根底的倾覆稳定性。K0为抗倾覆稳定系数,一般对主要荷载组合K0≥1.5，在各种附加荷载组合时，K0≥1.2～1.5。

根底倾覆稳定性计算根底滑动稳定性验算根底在水平推力作用下沿根底底面滑动的可能性即根底抗滑动安全度的大小，可用基底与土之间的摩擦阻力和水平推力的比值Kc来表示，Kc称为抗滑动稳定系数。即Kc——为抗滑动稳定系数，必需大于标准规定的设计容许值，一般依据荷载性质，Kc≥1.2～1.3。地基稳定性验算位于软土地基上较高的桥台需验算桥台沿滑裂曲面滑动的稳定性；基底下地基如在不深处有脆弱夹层时，在台后土推力作用下，根底也有可能沿脆弱夹层土的层面滑动；在较陡的土质斜坡上的桥台、挡土墙也有滑动的可能。根底抗倾覆措施六、根底沉降验算根底的沉降主要由竖向荷载作用下土层的压缩变形引起。沉降量过大将影响构造物的正常使用和安全，应加以限制。在确定一般土质的地基容许承载力时，已考虑这一变形的因素，所以修建在一般土质条件下的中、小型桥梁的根底，只要满足了地基的强度要求，地基〔根底〕的沉降也就满足要求。1．修建在地质状况简单、地层分布不均或强度较小的软粘土地基及湿陷性黄土上的根底；2．修建在非岩石地基上的拱桥、连续梁桥等超静定构造的根底；对于以下状况，则必需验算根底的沉降3．当相邻根底下地基土强度有显著不同或相邻跨度相差悬殊而必需考虑其沉降差时；4．对于跨线桥、跨线渡槽要保证桥〔或槽〕下净空高度时。地基土的沉降可依据土的压缩特性指标按《公桥基规》的单向应力分层总和法〔用沉降计算阅历系数ms修正〕计算。对于大路桥梁，根底上构造重力和土重力作用对沉降是主要的，汽车等活载作用