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1、第六节 天然地基上刚性扩大基础设计计算步骤与算例一、设计计算步骤 1阅读与分析设汁所必须的场地地形图、地质勘测报告、地基土试验报告、上部结构总体布置图及设计计算说明书等； 2选择基础类型； 3确定基础的埋置深度； 4拟定基础各部分尺寸(包括基础厚度、平面尺寸及台阶宽度)； 5验算基础的刚性角； 6荷载计算(应计算出各种荷载作用于基底形心处的力及力矩)； 7荷载组合(应列表表示)； 8合力偏心距验算； 9地基强度验算(包括持力层强度验算和软弱下卧层强度验算)； 10基础稳定性验算(包括抗倾覆稳定性和抗滑动稳定性)； 11沉降验算。二、刚性扩大基础设计算例(一)设计资料1下部结构标准跨径为20m。
2、计算跨径为195m的钢筋混凝土简支梁中桥，位于直线桥面净宽为：7十2X 0.75m(双车道)，由5片梁组成。2下部结构：重力式圆端形实体桥墩，尺寸如例图2。28所示。3设计荷载：汽20，挂100，人群3kNm2(制动力77印LN)。4气象资料：本桥修建在平原区，基本风压为025kNm2。拟采用刚性扩大基础。5地质水文资料：见图2。28。其中河流不通航，无冰冻和严重漂流物。(二)设计任务设计桥的中墩基础。(三)确定基础埋置深度 由上部结构和设计荷载资料知道，本桥对地基要求不高，但从地质条件看，表层土厚在最大冲刷线以下只有40cm，而且是软塑状的亚粘土。查表25得容许承载力o180kPa，故表层土
3、不可作为持力层，下层土为中密中砂，o350kPa，强度较高，可作为持力层。初拟定基础底面在最大冲刷线以下1*8m处，标高为145301814350m。(四)拟定基础尺寸由规范知“水中基础顶面不宜高于最低水位，并在一般情况下大、中桥墩、台基础厚度在12左右”。现初定基础厚度为1.5m，基础顶面标高为143.5十1.514500m，则墩身高为9.7m，墩底截面长为865m，宽为1.75m。基础分两层，台阶宽30cm，故台阶扩展角arctan22o，小于刚性角容许值40o，符合刚性角的要求。则基础底面尺寸为：a8.65+4*0.3985mb1.75+4*0.3295m(五)计算计算出各种荷载组合下作
4、用于基础底面形心处的N、H和M值（计算过程从略）列于例表2-1中。不同荷载组合下作用于基底形心处的力 例表2-1荷载组合单孔荷载双孔荷载N(kN)H(kN)M(kNm)N(kN)H(kN)M(kNm).恒载+汽-20+人群5742.75(4250.23)0157.975904.770102.50.恒载+汽-20+人群+摩阻力+风力5742.75(4250.23)83.721052.235904.7783.72996.76.恒载+挂-1005959.60(4467.08)0212.185990.37025.64注：括号内的数字为考虑设计水位后的荷载(六)合力偏心距验算1.恒载作用时，eo0，b=
5、0.49 eo0.1，满足要求。2.由合力偏心距，对照例表21中所列荷载组合情况，较易看出组合单孔活载考虑浮力时为最不利荷载组合，因为M最大N最小。eo= =0.25，满足要求。(七)地基强度验算 1持力层强度验算：持力层为中密中砂0：350kPa，基底宽度b=2.95m，超过2m，需进行宽度修正，基础在一般冲刷线以下的埋置深度为h146.3143.52.8m，小于3m，故深度不予修正。则 o十k1r1(b-2)350+2.09.8(2.952)350+18.62368.62kPa由例表2.1可见，组合不考虑浮力时，为最不利荷载组合。=ab2=14.29m3 A=a*b=29.06m3单孔时：
6、双孔时：,满足要求2软弱下卧层强度验算下卧层为亚粘土，查表25得o=140kPa小于持力层的0=350kPa，故为软弱下卧层。由l10.5，查表27得：K10，K21.5，则软弱下卧层的容许承载力为：h+z o十k11(b一2)+k22(h+z-3)150+1.59.45(2.8+2.0-3)175.52上式计算中，因持力层透水，2应采用浮容重，2kN/m3下卧层顶面应力为：h+z 1(h+z)十o(一2h) 其中1为(h+z)范围内的换算容重，且为浮容重，故1=9.45kN/m3，z为h范围内的容重，z9.2kNm3，因,故应按基底应力图形采用距最大应力边b/3b/4处的应力值。因max272kPa，max=133.4kPa，故23322kPa，因，由土质学与土力学中附加应力系数表经两次内插得：o0.7025故：对荷载组合，,软弱下卧层强度满足要求。(八)基础稳定性验算1.抗倾覆稳定性验算K0=，其中，e0=0.25，则，符合要求。2.抗倾覆稳定性验算Kc=，持力层为中砂，查表2-8得f=0.4，从例表2-1中可看出组合单孔活载考虑浮力时为最不利组合，因为N最小，H最大。故Kc，符合要求(九)沉降验算 本桥为静定梁桥，跨径不大，且地质土质良好，故不必验算沉降。
