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1、第三节刚性扩大基础的验算概述 保证结构物的安全和正常使用，并使设计经济合 理。 主要验算地基承载力、基底合力偏心距、地基与 基础稳定性、基础沉降。地基承载力验算 地基承载力验算包括:?持力层强度验算 ?软弱下卧层验算 ?地基容许承载力的确定持力层强度验算 持力层是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不超过持力层 的地基容许承载力。 基底应力的分布在理论上可采用弹性理论求得较精 确解。 在实践中采用简化方法简化方法 , 即按材料力学偏心受压公式进行计算。由于浅基础埋置深度浅，在计算中可 不计基础四周土的摩阻力和弹性抗力的作用。max min=WM AN)1
2、 (00max min=e AN ANe AN0min0e?基底一侧出现拉应力，整个基底面积部分受压 部分受拉。?考虑基底应力重分布，假定全部荷载由受压部 分承担及基底压应力仍按三角形分别。01010时，地基承载力几乎为一 常数，为了安全起见，只有当h/b4时地基容许承载力才予以提高。 当持力层为不透水性土时，基底不受水浮力作 用，基底以上的水柱压力可当作超载看待，故地 基容许承载力 随平均常水位至一般冲刷线水 深每米可增加 10kPa 。基底合力偏心距验算 墩、台基础的设计计算时，必须控制基底的合力偏 心距，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
3、降，墩、台发生倾斜，影响正常使用。 若使合力通过基底中心，虽然可得均匀的应力，但 这样做非但不经济，往往也是不可能的。基底设计原则 非岩石地基非岩石地基：当墩、台仅受恒载作用时，基底合力偏心距 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、台受荷载组合 II、III、IV 时，由于一般是短时的，因此对基底偏心距的要求可以放宽，一般只 要求基底偏心距不超过核心半径即可。 岩石地基岩石地基：可以允许出现拉应力，根据岩石的强度，合力 偏心距最大可为基底核心半径的 1.21.5 倍，以保证必要的安全储备。偏心距计算NMe=0基底以上外力合力作用点对基底形心轴 的偏心距计
4、算:：M作用于墩台的水平力和竖向力对基底形心轴 的弯矩。核心半径计算墩台基础底面截面核心半径计算:AW= 当外力合力作用点不在基底二个对称轴中任 一对称轴上 , 或当基底截面为不对称时 ：ANemin01 =在验算基底偏心距时，应采用计算基底应力相同的最不利荷载组合。基础稳定性和地基稳定性验算 在基础设计计算时 , 必须保证基础本身具有足够的稳定性。 基础稳定性验算包括基础倾覆稳定性验算和基础 滑动稳定性验算。 对某些土质条件下的桥台、挡土墙还要验算地基 的稳定性 , 以防桥台、挡土墙下地基的滑动。基础稳定性验算?基础倾覆稳定性验算?基础滑动稳定性验算基础倾覆稳定性验算 基础倾覆或倾斜除了地基
5、的强度和变形原因外， 往往发生在承受较大的单向水平推力而其合力作 用点又离基础底面的距离较高的结构物上，在单 向恒载推力作用下，均可能引起墩、台连同基础 的倾覆和倾斜。 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，可以用限制合力偏心距来保证基础的倾 覆稳定性。抗倾覆稳定系数 设基底截面重心至压力最 大一边的边缘的距离为 y（荷载作用在重心轴上的 矩形基础 y=b/2），外力 合力偏心距为e0，则两者 的比值 k0可反映基础倾覆稳定性的安全度。 如外力合力不作用在形心轴上或基底截 面有一个方向为不对称，而合力又不作 用在形心轴上，基底压力最大
6、一边的边 缘线应是外包线，如图中的 I-I 线，y 值应是通过形心与合力作用点的连线并延 长与外包线相交点至形心的距离。 不同的荷载组合，在不同的设计规范 中，对抗倾覆稳定系数 k0的容许值均有不同要求，一般对主要荷载组合 K01.5，在各种附加荷载组合时， K01.11.3。基础滑动稳定性验算 基础在水平推力作用下沿基础底面滑动的可能 性即基础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。=ii cTPK 验算桥台基础的滑动稳定性时 , 如台前填 土保证不受冲刷, 可同时考虑计入与台后 土压力方向相反的台前土压力 , 其数值可按主动或
7、静止土压力进行计算。 抗滑动稳定系数Kc值 , 必须大于规范规定 的设计容许值, 一般Kc1.21.30。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 ，地基下如在不深处有软弱夹层时，在台后土推力作用下，基础也有可能 沿软弱夹层土 II 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 。 这种地基稳定性验算方法可按土坡稳定分析方法 , 即用圆弧滑动面法来进行验算。计入桥台上作用 的外荷载 ( 包括 上部结构自重和 活载等) 以及桥台 和基础的自重的 影响滑动面通过 填土一侧基 础剖面角点 A梁桥桥台 对地基与基础的验算 , 如果不 满足设计规定的要求
8、 , 达不到 要求时 , 必须采取设计措施 , 如梁桥桥台基础在台后土压力 引起的倾覆力矩比较大 , 基础的抗倾覆稳定性不能满足要求 时 , 可将台身做成不对称的形式这样可以增加台身自重所产 生的抗倾覆力矩 , 达到提高抗倾覆的安全度。及时地在台后填 土穷实; 或在台 后一定长度范围 内填碎石、干砌 片石或填石灰土 , 以增大填料的内 摩擦角减小土压 力拱桥桥台 由于在拱脚水平推力作用下，基础的滑动稳定性 不能满足要求时，可在基底四周做成齿槛，这 样，由基底与土间的摩擦滑动变为土的剪切破 坏，从而提高了基础的抗滑力。 如仅受单向水平推力时，也可将基底设计成倾斜形， 以减小滑动力，同时增加在斜面
9、上的压力。滑动力随 角的增大而减小，从安全考虑，角不宜大于 10，同时要保持基底以下土层在施工时不受扰动。高填土桥台 当高填土的桥台基础或土坡上的挡墙地基 可能出现滑动或在土坡上出现裂缝时，可 以增加基础的埋置深度或改用桩基础， 提高墩台基础下地基的稳定性； 在土坡上设置地面排水系统，拦截和引走 滑坡体以外的地表水，以减少因渗水而引 起土坡滑动的不稳定因素。四、基础沉降验算 基础的沉降验算包括沉降量、相邻基础沉降差、 基础由于地基不均匀沉降而发生的倾斜等。 基础的沉降主要由竖向荷载作用下土 层的压缩 变形引起。 沉降量过大将影响结构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
10、载力时，已考虑 变形的因素，所以修建在一般土质条件下的中、 小型桥梁的基础，只要满足了地基的强度要 求，地基 ( 基础 ) 的沉降也就满足要求。必须验算基础沉降的情况?修建在地质情况复杂、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基础；? 修建在非岩石地基上的拱桥、连续梁桥等超静定结构的基础；?当相邻基础下地基土强度有显著不同或相邻跨度 相差悬殊而必须考虑其沉降差时；?对于跨线桥、跨线渡槽要保证桥（或槽）下净空 高度时。 地基土的沉降可根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 降计算经验系数 ms修正) 计算。 对于公路桥梁，基础上结构重力和土重作 用对沉降是主要的，汽车等活载作用时间 短暂，对沉降影响小，所以在沉降计算中 不予考虑。沉降限制 较低的墩、台：限制基础上合力偏心距； 结构物较高 , 土质又较差或上部为超静定结构物：须验算基础的倾斜，从而保证结构物 顶面的水平位移控制在容许范围以内。0+=ltg
