天然地基上的浅基础设计

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1、2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系1从从1010章章开开始始，主主要要讲讲授授常常见见的的地地基基基基础础的的设设计计理理论论和和计计算算方方法法方方面面的的内内容容，包包括括地地基基基基础础设设计计原原则、浅基础、桩基础、沉井基础及地基处理。则、浅基础、桩基础、沉井基础及地基处理。通通过过学学习习使使学学生生掌掌握握地地基基基基础础设设计计的的基基本本原原理理，具具有有进进行行一一般般工工程程基基础础设设计计规规划划的的能能力力，同同时时具具有有从事基础工程施工管理的能力。从事基础工程施工管理的能力。 侧重桥梁基础，但基本原理适用所有基础。侧重桥梁基础，但基本原理适用所有

2、基础。第十章 天然地基上的浅基础设计o第一节第一节 概述概述 o第二节第二节 浅基础的类型与构造浅基础的类型与构造o第三节第三节 刚性扩大基础的设计与计算刚性扩大基础的设计与计算 o第四节第四节 刚性扩大基础计算算例刚性扩大基础计算算例 第十章 天然地基上的浅基础设计2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系22013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系3第一节 概述结构荷构荷载基底基底压力力2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系42013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系5桥梁基础2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系6地基地

3、基基础设计基础设计基基 础础地地 基基安安 全全 可可 靠靠经经 济济 合合 理理技技 术术 先先 进进便便 于于 施施 工工第一节 概述2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系72013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系8 地地基基的的强强度度条条件件：地地基基有有足足够够的的强强度度，在在荷荷载载作作用用下下，地基土不发生剪切破坏或失稳。地基土不发生剪切破坏或失稳。 地地基基的的变变形形条条件件：不不使使地地基基产产生生过过大大的的沉沉降降或或不不均均匀匀沉沉降，保证建筑物正常使用。降，保证建筑物正常使用。 基基础础结结构构本本身身应应有有足足够够的的强强度度和和

4、刚刚度度，在在地地基基反反力力作作用用下下不不会会产产生生过过大大强强度度破破坏坏，并并具具有有改改善善沉沉降降与与不不均均匀匀沉沉降降的的能力。能力。 综上所述：地基种类分综上所述：地基种类分 人工地基：人工地基：经过处理而达到设计要求的地基。经过处理而达到设计要求的地基。 天然地基：天然地基：不需处理而直接利用的地基。不需处理而直接利用的地基。 第一节 概述2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系9基础基础浅基浅基( (造价低、施工方便造价低、施工方便) )刚性扩大基础刚性扩大基础深基（埋深大于深基（埋深大于5 5米）桩、沉井基础米）桩、沉井基础设计原则设计原则对地基对地基:

5、 pfa, ss, 或或对基础对基础: : 强度、刚度、耐久性强度、刚度、耐久性天然地基，人工地基（地基处理）天然地基，人工地基（地基处理）第一节 概述规范手册：规范手册：公路桥梁地基基础设计规范公路桥梁地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范公路工程抗震设计规范公路工程抗震设计规范建筑地基处理设计规范建筑地基处理设计规范桥梁墩台与基础桥梁墩台与基础基础工程手册基础工程手册第一节 概述2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系102013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系111、桥位及上部结构基础资料、桥位及上部结构基础资料2、桥位地基勘察资料及地质剖面

6、；、桥位地基勘察资料及地质剖面； 3、地基土质调查试验报告；、地基土质调查试验报告；4、河流水文资料等；、河流水文资料等；一、一、 基础工程设计与施工所需资料基础工程设计与施工所需资料设计施工所需资料P215表10-12013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系12几个术语几个术语作用作用 荷载荷载作用代表值作用代表值 作用标准值作用标准值 作用频遇值作用频遇值 作用准永久值作用准永久值设计基准期设计基准期 作用效应作用效应 作用效应设计值作用效应设计值作用效应组合作用效应组合 分项系数分项系数 结构重要性系数结构重要性系数 作用效应组合系数作用效应组合系数承载能力极限状态设计法承载

7、能力极限状态设计法 正常使用极限状态设计法正常使用极限状态设计法 作用效应基本组合作用效应基本组合 作用效应偶然组合作用效应偶然组合 作用短期效应组合作用短期效应组合 作用长期效应组合作用长期效应组合 二、作用与作用效应组合二、作用与作用效应组合（一）作用分类（一）作用分类 永永久久作作用用：经经常常作作用用的的其其数数值值不不随随时时间间变变化化或或变化微变化微 小的作用小的作用 1、结结构构物物的的自自重重；2、土土重重及及土土的的自自重重产产生生的的侧侧压压力力；3、水水的的浮浮力力；4、预预应应力力结结构构中中的的预预应应力力；5、超超静静定定结结构中因混凝土的收缩徐变和基础变位而产生

8、的影响力。构中因混凝土的收缩徐变和基础变位而产生的影响力。 2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系13二、作用与作用效应组合二、作用与作用效应组合（一）作用分类（一）作用分类 可可变变作作用用：数数值值随随时时间间变变化化,且且变变化化值值与与平平均均值比较不可忽略的作用值比较不可忽略的作用 1、汽汽车车荷荷载载；2、汽汽车车冲冲击击力力；3、离离心心力力；4、汽汽车车引引起起的的土土侧侧压压力力；5、人人群群荷荷载载；6、平平板板挂挂车车或或履履带带车车荷荷载载引引起起的的土土侧侧压压力力；7、风风力力；8、汽汽车车制制动动力力；9、流流水水压压力力；10、冰冰压压力力；11

9、、支支座座摩摩阻阻力力；12、在在超超静静定定结构中尚须考虑通过基础温度变化的影响力。结构中尚须考虑通过基础温度变化的影响力。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系14二、作用与作用效应组合二、作用与作用效应组合（一）作用分类（一）作用分类 偶然作用：作用时间短暂，且发生的机率很小偶然作用：作用时间短暂，且发生的机率很小的作用的作用 1、船只或漂浮物的撞击力；、船只或漂浮物的撞击力；2、施工荷载；、施工荷载；3、地震荷载、地震荷载。4、汽车撞击作用等。、汽车撞击作用等。 详见公路桥涵设计通用规范。详见公路桥涵设计通用规范。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系1

10、52013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系16（二）作用效应组合（二）作用效应组合1 1、基本组合：、基本组合： 永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合 2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系172 2、偶然组合、偶然组合 永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。一种偶然作用标准值效应相组合。 偶然作用的效应分项系数取偶然作用的效应分项系数取1.0；与偶然作用同时；与偶然作用同时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验取用适当出现的可

11、变作用，可根据观测资料和工程经验取用适当的代表值。地震作用标准值及其表达式按现行的代表值。地震作用标准值及其表达式按现行公路工公路工程抗震设计规范程抗震设计规范规定采用。规定采用。 2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系183 3、短期组合、短期组合 永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系194 4、长期组合、长期组合 永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合 2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系20二、作

12、用与作用效应组合二、作用与作用效应组合偶然作用偶然作用 详见公路桥涵设计通用规范。详见公路桥涵设计通用规范。可变作用：按不同的极限状态分别考虑可变作用：按不同的极限状态分别考虑永久作用永久作用标准值标准值承载力极限状态设计及按承载力极限状态设计及按弹性阶段计算结构强度时弹性阶段计算结构强度时标准值标准值正常使用极限状态正常使用极限状态频遇值频遇值准永久值准永久值准永久组合准永久组合标准值标准值作用的代表值按下列规定取用：作用的代表值按下列规定取用：o对结构自重（包括结构附加重力），可按结对结构自重（包括结构附加重力），可按结构构件的设计尺寸与材料的重度计算确定。构构件的设计尺寸与材料的重度计算

13、确定。永久作用的标准值永久作用的标准值三、作用的计算三、作用的计算2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系21可变作用的标准值可变作用的标准值 （1）汽车荷载）汽车荷载汽车荷载分为公路汽车荷载分为公路级和公路级和公路级两个等级。级两个等级。汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成，车道荷载由均布荷载和集中荷载组成，桥梁结构的整体桥梁结构的整体计算采用车道荷载计算采用车道荷载公路桥涵设计通用规范公路桥涵设计通用规范（JTG D602004） ，其计算图式如下。公路，其计算图式如下。公路级车道荷级车道荷载的均布荷载标准值和集中

14、荷载标准值按公路载的均布荷载标准值和集中荷载标准值按公路级车级车道荷载的道荷载的0.75倍采用倍采用。三、作用的计算三、作用的计算2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系22公路公路-级：车道荷载的均布荷载标准值为级：车道荷载的均布荷载标准值为qk= 10.5 kN/m ;集中荷载集中荷载Pk标准值按以下规定标准值按以下规定选取：选取：桥涵计算跨径小于或等于桥涵计算跨径小于或等于5m 时时, Pk = 180kN桥涵计算跨径等于或大于桥涵计算跨径等于或大于50m 时时; Pk = 360kN桥涵计算跨径大于桥涵计算跨径大于5m 小于小于 50m 时时, Pk值采用直值采用直线内插

15、求得线内插求得.2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系23（2）汽车荷载冲击力）汽车荷载冲击力汽车荷载冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以汽车荷载冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数。冲击系数。汽车荷载的局部加载及在汽车荷载的局部加载及在T梁、箱梁悬臂板上的梁、箱梁悬臂板上的冲击系数采用冲击系数采用1.3。三、作用的计算三、作用的计算2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系242013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系25（3）汽车荷载离心力）汽车荷载离心力当弯道桥的曲线半径等于或小于当弯道桥的曲线半径等于或小于250m时，应计算汽车时，应计算汽车荷载

16、引起的离心力。荷载引起的离心力。汽车荷载离心力标准值为车辆荷载标准值乘以离心力系汽车荷载离心力标准值为车辆荷载标准值乘以离心力系数。计算多车道桥梁汽车荷载离心力时应乘以横向折减数。计算多车道桥梁汽车荷载离心力时应乘以横向折减系数；离心力的着力点在桥面以上系数；离心力的着力点在桥面以上1.2m处（为计算方便处（为计算方便也可移至桥面上，不计由此引起的作用效应）。也可移至桥面上，不计由此引起的作用效应）。 三、作用的计算三、作用的计算三、作用的计算三、作用的计算（4）人群荷载）人群荷载当桥梁计算跨径小于或等于当桥梁计算跨径小于或等于50m时，人群荷载标准值为时，人群荷载标准值为3.0kN/m2；当

17、桥梁计算跨径等于或大于；当桥梁计算跨径等于或大于150m时，人群时，人群荷载标准值为荷载标准值为2.5kN/m2 ；当桥梁计算跨径；当桥梁计算跨径50m150m时，可线性内插得到人群荷载标准值。人群时，可线性内插得到人群荷载标准值。人群荷载在横向应布置在人行道的净宽度内，在纵向施加于使结荷载在横向应布置在人行道的净宽度内，在纵向施加于使结构产生最不利荷载效应的区段内。构产生最不利荷载效应的区段内。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系26三、作用的计算三、作用的计算（5）汽车荷载制动力）汽车荷载制动力汽车荷载制动力按同向行驶的汽车荷载（不计冲击力）汽车荷载制动力按同向行驶的汽车

18、荷载（不计冲击力）计算。一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值计算。一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的按车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算，但公路计算，但公路级汽车荷载的制动力标准值不得小于级汽车荷载的制动力标准值不得小于165kN;和公路和公路级汽车荷载的制动力标准值不得小级汽车荷载的制动力标准值不得小于于90kN。 2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系27三、作用的计算三、作用的计算2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系28同同向向行行驶驶双双车车道道的的汽汽车车荷荷载载制制动动力力标标

19、准准值值为为一一个个设设计计车车道道制制动动力力标标准准值值的的2倍倍，同同向向行行驶驶三三车车道道为为一一个个设设计计车车道道制制动动力力标标准准值值的的2.34倍倍; 同同向向行行驶驶四四车车道道为为一一个个设设计计车车道道制制动动力力标标准准值值的的2.68倍倍。制制动动力力的的着着力力点点在在桥桥面以上面以上1.2m处处。（5）汽车荷载制动力）汽车荷载制动力三、作用的计算三、作用的计算2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系29K-桥墩形状影响系数，查规范桥墩形状影响系数，查规范（6）作用在桥墩上的流水压力）作用在桥墩上的流水压力作用在桥墩上的流水压力标准值作用在桥墩上的

20、流水压力标准值 （7）支座摩阻力）支座摩阻力支座摩阻力标准值支座摩阻力标准值 W作用于活动支座上的结构重力产生的效应；作用于活动支座上的结构重力产生的效应；摩擦系数。摩擦系数。三、作用的计算三、作用的计算2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系30可变作用的其他代表值可变作用的其他代表值o可变作用频遇值为可变作用标准值乘以频遇值可变作用频遇值为可变作用标准值乘以频遇值系数。系数。o可变作用准永久值为可变作用标准值乘以准永可变作用准永久值为可变作用标准值乘以准永久值系数。久值系数。o作用的设计值规定为作用的标准值乘以相应的作用的设计值规定为作用的标准值乘以相应的作用分项系数。作用分

21、项系数。 2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系312013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系32（四）浮力的处理（四）浮力的处理1 1：透水地基基础，稳定性验算考虑透水地基基础，稳定性验算考虑设计水位的浮力设计水位的浮力；地基应力计算可考虑低水位或不考虑水的浮力。地基应力计算可考虑低水位或不考虑水的浮力。2 2：不透水地基（密实粘土、完整基岩）且接触良好，不透水地基（密实粘土、完整基岩）且接触良好，可不考虑水的浮力。可不考虑水的浮力。3 3：不能确定透水不透水时，取不利情况。不能确定透水不透水时，取不利情况。4 4：作用在桩基承台底面浮力，应考虑全部底面积，但作用

22、在桩基承台底面浮力，应考虑全部底面积，但嵌岩灌注桩，不应考虑桩的浮力，在计算承台浮力时嵌岩灌注桩，不应考虑桩的浮力，在计算承台浮力时应扣除桩截面积。应扣除桩截面积。 详见地基基础规范。详见地基基础规范。重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系33三、作用的计算三、作用的计算有些有些荷载不需同时考虑：荷载不需同时考虑：1.考虑汽车制动力时，不计支座摩阻力，流水压力、冰考虑汽车制动力时，不计支座摩阻力，流水压力、冰压力，压力， 2.考虑支座摩阻力时不计汽车制动力。考虑支座摩阻力时不计汽车制动力。 3.考虑冰压力时，除不计制动力外，还不计流水压力考虑冰压力时，除不计制动力外，还不计流水压力; 4.考虑

23、流水压力时，也不计汽车制动力和冰压力考虑流水压力时，也不计汽车制动力和冰压力; 5.地震力、船只或漂浮物撞击力、施工荷载三者不同时地震力、船只或漂浮物撞击力、施工荷载三者不同时考虑。考虑。2013年11月2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系34（五）最不利组合（五）最不利组合1 1：组合起来的作用，产生最大的力学效应，如最：组合起来的作用，产生最大的力学效应，如最大沉降、最大应力、最小安全系数等，对应的组合大沉降、最大应力、最小安全系数等，对应的组合即为最不利。即为最不利。2 2：最不利组合难以判别时需要对可能组合进行计：最不利组合难以判别时需要对可能组合进行计算；而且主要组

24、合和附加组合控制标准不一样。算；而且主要组合和附加组合控制标准不一样。（六）纵桥向和横桥向（六）纵桥向和横桥向 一般纵桥向控制设计，但大跨桥梁、横向荷载一般纵桥向控制设计，但大跨桥梁、横向荷载较大时需进行横桥向计算。较大时需进行横桥向计算。 详见地基基础规范。详见地基基础规范。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系35基础工程设计计算原则：基础工程设计计算原则：1 1：基底压应力小于地基容许：基底压应力小于地基容许承载力。承载力。2 2：地基基础变形值小于建筑：地基基础变形值小于建筑物容许沉降值。物容许沉降值。3 3：地基基础的整体稳定性有：地基基础的整体稳定性有足够保证。足够

25、保证。4 4：基础本身的强度满足要求。：基础本身的强度满足要求。四、基础工程设计计算步骤与原则四、基础工程设计计算步骤与原则第二节第二节 浅基础的类型与构造浅基础的类型与构造浅浅基基础础通通常常指指埋埋深深小小于于5 5米米的的基基础础，在在所所有有基基础础形形式式中中应应用用最最广广。具具有有施施工工简简单单、设设计计计计算算明明确确、造造价价低低等等特特点点，一一般般情情况况下下，在在条条件件允允许许时时优优先先选选择择浅浅基基础础形形式式。由由于通常采用明挖法施工，也称明挖基础。于通常采用明挖法施工，也称明挖基础。浅浅基基础础由由于于埋埋入入地地层层较较浅浅，设设计计计计算算时时可可以以

26、忽忽略略基基础础侧侧面面土土体体对对基基础础的的影影响响，如如不不计计基基础础侧侧边边与与土土间间的的摩摩阻阻力力等等；而而深深基基础础则则在在设设计计计计算算中中需需考考虑虑侧侧面面土土体体对对基基础础的的影影响，施工方法也稍复杂。响，施工方法也稍复杂。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系36浅浅浅浅基基基基础础础础分分分分类类类类按材料分类按材料分类按材料分类按材料分类按构造分类按构造分类按构造分类按构造分类按受力性能分类按受力性能分类按受力性能分类按受力性能分类第二节第二节 浅基础的类型与构造浅基础的类型与构造2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系37扩

27、展基础扩展基础刚性基础刚性基础柔性基础柔性基础联合基础联合基础条形基础条形基础箱形基础箱形基础独立基础独立基础筏板基础筏板基础十字交叉梁基十字交叉梁基础础壳体基础壳体基础按构造类型按构造类型第二节第二节 浅基础的类型与构造浅基础的类型与构造受力条件及构造受力条件及构造2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系38一、浅基础的类型和适用条件一、浅基础的类型和适用条件o天然地基浅基础，根据受力条件及构造可分为天然地基浅基础，根据受力条件及构造可分为刚性基础和柔性基础两大类。刚性基础和柔性基础两大类。o( (一一) ) 刚性基础刚性基础2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程

28、系39o当基础在外力（包括基础自重）作用下，基底当基础在外力（包括基础自重）作用下，基底承受着强度为承受着强度为 的反力，基础的悬出部分即的反力，基础的悬出部分即a-aa-a断面左端，相当于承受着强度为断面左端，相当于承受着强度为 的均布作用的的均布作用的悬臂梁，在荷载作用下，悬臂梁，在荷载作用下，a-aa-a断面将产生弯曲拉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，应力和剪应力时，a-aa-a断面不会出现裂缝，这时，断面不会出现裂缝，这时，基础

29、内不需配置受力钢筋，这种基础称为刚性基础内不需配置受力钢筋，这种基础称为刚性基础。基础。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系40 一、一、浅基础的类型和适用条件浅基础的类型和适用条件 适用于地基条件较好的中小桥梁基础；多适用于地基条件较好的中小桥梁基础；多层民用建筑和轻型厂房层民用建筑和轻型厂房(1) 刚性基础刚性基础2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系41o刚性基础的特点：稳定性好，施工简便，能承刚性基础的特点：稳定性好，施工简便，能承受较大的作用。是桥涵、房屋、公共设施等结受较大的作用。是桥涵、房屋、公共设施等结构物首先考虑的基础型式。构物首先考虑的基础

30、型式。o主要缺点是自重大，并且在持力层为软弱土时，主要缺点是自重大，并且在持力层为软弱土时，由于基础底面积受一定限制，需要对地基进行由于基础底面积受一定限制，需要对地基进行处理或加固后才能采用，否则会因所受的压力处理或加固后才能采用，否则会因所受的压力超过地基强度而影响结构物的正常使用。因此超过地基强度而影响结构物的正常使用。因此对于作用大、上部结构对差异变形量较为敏感对于作用大、上部结构对差异变形量较为敏感的结构物，当持力层土质较差又较厚时，刚性的结构物，当持力层土质较差又较厚时，刚性基础作为浅基础是不适宜的。基础作为浅基础是不适宜的。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系4

31、2o刚性基础的材料都具有较好的抗压性能，但抗刚性基础的材料都具有较好的抗压性能，但抗拉、抗剪强度不高。设计时必须保证发生在基拉、抗剪强度不高。设计时必须保证发生在基础内的拉应力和剪应力不超过相应材料的强度础内的拉应力和剪应力不超过相应材料的强度设计值。设计值。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系43o设自柱身（或墩、台身）边缘处的垂线与基础设自柱身（或墩、台身）边缘处的垂线与基础边缘联线间的夹角为边缘联线间的夹角为 ，既能保证基础安全，既能保证基础安全，又能充分发挥材料强度的最大夹角又能充分发挥材料强度的最大夹角 maxmax 称为材称为材料的刚性角。刚性基础只要满足刚性角的

32、要求料的刚性角。刚性基础只要满足刚性角的要求( (即即 ) )，就是安全的。材料刚性角的正切值，就是安全的。材料刚性角的正切值称为容许宽高比。设计时，基础的悬出长度与称为容许宽高比。设计时，基础的悬出长度与高度之比以及每个台阶的宽度与厚度之比，都高度之比以及每个台阶的宽度与厚度之比，都要满足容许宽高比的要求。要满足容许宽高比的要求。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系44 在基底反力作用下，基础悬臂部分产生的拉剪应力在基底反力作用下，基础悬臂部分产生的拉剪应力不超过基础材料强度时，墩台边缘到基底边缘连线与垂直不超过基础材料强度时，墩台边缘到基底边缘连线与垂直线的最大夹角，即为

33、线的最大夹角，即为刚性角刚性角。满足刚性角要求及基础强度。满足刚性角要求及基础强度满足要求，相应基础即为满足要求，相应基础即为刚性基础刚性基础；悬臂长度超出刚性角；悬臂长度超出刚性角时，需对基础进行配筋，相应基础即为时，需对基础进行配筋，相应基础即为柔性基础柔性基础。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系452013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系46o(二二) 柔性基础柔性基础 理论上的柔性基础基底反力分布与作用于基础上理论上的柔性基础基底反力分布与作用于基础上的荷载分布一致，工程上的柔性基础是指钢筋混的荷载分布一致，工程上的柔性基础是指钢筋混凝土基础。凝土基础

34、。 柔性基础整体性能较好，抗弯刚度较大。如柔性基础整体性能较好，抗弯刚度较大。如筏板和联合基础在外力作用下只产生均匀沉降或筏板和联合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结构小，基本上消除了由于地基沉降不均匀引起结构损坏的影响。所以，在土质较差的地基上修建高损坏的影响。所以，在土质较差的地基上修建高层建筑时，采用这种基础型式是适宜的。层建筑时，采用这种基础型式是适宜的。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系47二、二、浅基础的构造浅基础的构造 u单独基础单独基础u

35、联合基础联合基础u条形基础条形基础u十字交叉十字交叉u筏板筏板u箱形箱形按按构构造造分分类类2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系48二、浅基础的构造二、浅基础的构造o1、刚性扩大基础2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系49o2 2、单独和联合基础、单独和联合基础2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系50砼与毛石与毛石砼基基础：强度、耐久性和抗度、耐久性和抗冻性均性均较好，适于荷好，适于荷载大及地下水位以下大及地下水位以下结构。构。掺入毛石要求：占体入毛石要求：占体积2030%，尺寸，尺寸300mm 。掺入毛石入毛石 节约水泥水泥柱下柱下砼基基

36、础墙下下砼基基础2.单独基础单独基础和联合基础和联合基础2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系512013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系522013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系532013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系54二、二、浅基础的构造浅基础的构造 2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系552、条形基础、条形基础长度远大于宽度的基础长度远大于宽度的基础o条形基础分为墙下和柱下条形基础，墙下条形基础是挡条形基础分为墙下和柱下条形基础，墙下条形基础是挡土墙下或涵洞下常用的基础形式。其横剖面可以是矩形土墙下或涵洞

37、下常用的基础形式。其横剖面可以是矩形或将一侧筑成台阶形。或将一侧筑成台阶形。o 有时为了增强柱下基础的承载能力，将同一排若干个柱有时为了增强柱下基础的承载能力，将同一排若干个柱子的基础联合起来，也就成为柱下条形基础。其构造与子的基础联合起来，也就成为柱下条形基础。其构造与倒置的倒置的T形截面梁相类似，在沿柱子的排列方向的剖面可形截面梁相类似，在沿柱子的排列方向的剖面可以是等截面的，也可以在柱位处加腋的。一般是做成刚以是等截面的，也可以在柱位处加腋的。一般是做成刚性基础，个别的也可做成柔性基础。性基础，个别的也可做成柔性基础。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系563、条形基础

38、条形基础长度远大于宽度的基础长度远大于宽度的基础2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系57条形基础挡土墙下条形基础挡土墙下条形基础 柱下条形基础柱下条形基础2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系584、十字交叉梁基础十字交叉梁基础2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系59联合基合基础柱下十字交叉基柱下十字交叉基础柱柱基基础底板底板梁梁2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系60o4 4、片筏基础、片筏基础2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系615、筏板基础筏板基础2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程

39、系62联合基合基础筏形基筏形基础（板式与梁板式）（板式与梁板式）梁梁柱柱底板底板2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系632013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系642013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系652013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系662013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系676、箱形基础箱形基础目前在高层建筑中多采用箱形基础目前在高层建筑中多采用箱形基础2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系68o6 6、箱型基础、箱型基础2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系69联合基

40、础箱形基础柱柱顶板板底版底版梁梁隔板隔板2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系707 7、壳体基础壳体基础 适用于水塔、烟囱、料仓和中小型高炉等高耸的构筑物的基础。适用于水塔、烟囱、料仓和中小型高炉等高耸的构筑物的基础。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系71按按材材料料分分类类砖基础砖基础片石基础片石基础砼及片石砼基础砼及片石砼基础钢筋砼基础钢筋砼基础灰土及三合土基础灰土及三合土基础2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系72混凝土混凝土:是修筑基础最常用的材料，它的优点是强度高、耐久是修筑基础最常用的材料，它的优点是强度高、耐久性好，可浇筑成

41、任意形状的砌体，混凝土强度等级一般不宜性好，可浇筑成任意形状的砌体，混凝土强度等级一般不宜小于小于C15号。号。 片石混凝土片石混凝土:对于大体积混凝土基础，为了节约水泥用量，可对于大体积混凝土基础，为了节约水泥用量，可掺入不多于砌体体积掺入不多于砌体体积25%的片石（称片石混凝土）但片石的强的片石（称片石混凝土）但片石的强度等级不应低于度等级不应低于MU25号，也不应低于混凝土的强度等级。号，也不应低于混凝土的强度等级。 粗料石：粗料石：要求石料外形大致方整，厚度约要求石料外形大致方整，厚度约20cm30cm,宽度和宽度和长度分别为厚度的长度分别为厚度的1.01.5倍和倍和2.54.0倍，石

42、料强度等级不应倍，石料强度等级不应小于小于MU25号，砌筑时应错缝，一般采用号，砌筑时应错缝，一般采用M5号水泥砂浆。号水泥砂浆。片石：片石：常用于小桥涵基础，石料厚度不小于常用于小桥涵基础，石料厚度不小于15cm，强度不小于，强度不小于MU25号，一般采用号，一般采用M5号或号或M2.5号砂浆砌筑。号砂浆砌筑。 2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系73第三节 刚性扩大基础的设计与计算o设计计算内容：设计计算内容： 在基础埋置深度和构造尺寸确定后，应先在基础埋置深度和构造尺寸确定后，应先根据最不利而且有可能的作用效应组合，计算根据最不利而且有可能的作用效应组合，计算出基底的应

43、力，然后进行基础的合力偏心距、出基底的应力，然后进行基础的合力偏心距、稳定性以及地基的强度（包括持力层、软弱下稳定性以及地基的强度（包括持力层、软弱下卧层的强度）的验算，需要时还应进行地基变卧层的强度）的验算，需要时还应进行地基变形的验算。形的验算。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系742013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系75 刚性扩大基础设计计算内容及步骤：刚性扩大基础设计计算内容及步骤：1.选择基础的埋置深度；选择基础的埋置深度； 2.选择基础的材料、类型和平面布置；选择基础的材料、类型和平面布置；3.地基承载力验算；地基承载力验算；4.基底合力偏心距

44、验算；基底合力偏心距验算；5.基础和地基稳定性验算；基础和地基稳定性验算；6.基础沉降验算；基础沉降验算；7.绘制基础施工图，提出施工说明。绘制基础施工图，提出施工说明。 一、埋置深度的确定一、埋置深度的确定o确定基础的埋置深度时，必须综合考虑地基的确定基础的埋置深度时，必须综合考虑地基的地质、地形条件、河流的冲刷程度、当地的冻地质、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等因素。所需的最小埋深和施工技术条件等因素。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系76 根据实际情况，选择

45、良好的土层作为基础持力层，尽量浅埋，减小基础尺寸，减少土方开挖，使基础的造价最低。 埋深对桥梁基础从地面或最大冲刷线起算；建筑基础从最小地坪埋深起算。o( (一一) ) 工程地质条件工程地质条件o( (二二) ) 河流的冲刷深度河流的冲刷深度o( (三三) ) 当地的冻结深度当地的冻结深度o( (四四) ) 上部结构形式上部结构形式o( (五五) ) 当地的地形条件当地的地形条件o( (六六) ) 保证持力层稳定所需的最小埋置深度保证持力层稳定所需的最小埋置深度o相邻建筑物的影响、施工条件及经济条件等相邻建筑物的影响、施工条件及经济条件等2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系7

46、72013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系78一）、地基的地质条件一）、地基的地质条件应选好土层作为持力层。应选好土层作为持力层。1、若若表表层层土土好好、下下层层土土软软，基基础础应应尽量浅埋。尽量浅埋。2、若表层土软、下层土好，如图。、若表层土软、下层土好，如图。H软土好土、基岩H5米米，采用深基，采用深基、或采用人工地基、或采用人工地基二、河流的冲刷深度二、河流的冲刷深度2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系792013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系80二）、河流的冲刷深度二）、河流的冲刷深度1、一般冲刷：整个河床下降；局部冲刷：墩台周围局部

47、冲刷；二者相加即为最大冲刷深度。2、有冲刷河流基础必须埋置于最大冲刷线以下不小于1米。3、桥梁越重要、修复越困难则最小埋深越大，见P224表10-2及规范。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系81三）三）三）三）、冻结深度东北及西北地区冻结深度东北及西北地区冻结深度东北及西北地区冻结深度东北及西北地区 高寒地区，产生冻胀现象。规范规定：一般而言要埋置于最深冻结线以下不小于0.25米，见规范。四）四）四）四）、上部结构形式上部结构形式上部结构形式上部结构形式 对中小静定桥梁埋深影响不大；但超静定桥梁结构，要埋置于较深的坚实地基上。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质

48、工程系82五）、当地地形条件五）、当地地形条件 斜坡地带位保证基础及地基稳定，要控制基础边缘的埋深及到坡表的距离，见P225表10-3及规范要求。六）、保证持力层稳定所需的最小埋深六）、保证持力层稳定所需的最小埋深 应至少位于地表以下1米。 其它相邻建筑影响、施工条件、经济性、地下水等综合确定最佳埋深。七七）、邻近建筑物的影响邻近建筑物的影响 新建的不新建的不宜宜大于原有的埋深：挖土可能会大于原有的埋深：挖土可能会影响原有基础的稳定；考虑新加荷载对原有影响原有基础的稳定；考虑新加荷载对原有建筑的不利作用。建筑的不利作用。 如果新建建筑的埋深大，要考虑与原有建如果新建建筑的埋深大，要考虑与原有建

49、筑的净距，根据原有荷载大小、土质情况、筑的净距，根据原有荷载大小、土质情况、基础形式而定。基础形式而定。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系832013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系84o施工条件、经济性、地下水等综合施工条件、经济性、地下水等综合确定最佳埋深。确定最佳埋深。o在条件许可的情况下，尽量浅埋。在条件许可的情况下，尽量浅埋。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系852013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系86二、二、二、二、 刚性扩大基础尺寸的拟定刚性扩大基础尺寸的拟定刚性扩大基础尺寸的拟定刚性扩大基础尺寸的拟定 基础

50、厚度：一般1-2米，分层厚度0.5-1米。 平面尺寸：一般为矩形，襟边最小0.2-0.3米，基础长宽分别为： l为墩台截面长度，d墩台截面宽度，H为基础高度，a=刚性角。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系87 地基进行竖向承载力验算时,传至基底或承台底面的作用效应应按正常使用极限状态的短期效应组合正常使用极限状态的短期效应组合采用,同时尚应考虑作用效应的偶然组合偶然组合(不包括地震作用)。 当采用短期效应组合时，可变作用的频遇值系数均取可变作用的频遇值系数均取为为1.01.0，且汽车荷载应计入冲击系数，且汽车荷载应计入冲击系数。 填料厚度（包括路面厚度）0.5m的拱桥、涵洞

51、，以及重力式墩台，其地基计算可不计汽车冲击系数。 当采用偶然组合时，所有系数均取为1.0。 在桥梁工程中由于基础顺桥向的宽度比横桥向的长度要小，而且横桥向的上部结构通常是对称的，因此一般用纵桥向控制设计计算。 三、地基承载力验算三、地基承载力验算三、地基承载力验算三、地基承载力验算 (一）持力层强度验算一）持力层强度验算单向偏心 单向偏心（重分布）三、三、三、三、 地基承载力验算地基承载力验算地基承载力验算地基承载力验算2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系881.基地应力计算基地应力计算 (一）持力层强度验算一）持力层强度验算根据现场试验确定按地基承载力理论公计算根据规范确定

52、三、三、三、三、 地基承载力验算地基承载力验算地基承载力验算地基承载力验算2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系892.地基容许承载力确定地基容许承载力确定当基础只受轴心作用时：当基础只受轴心作用时：当基础单向偏心受压时：除满足上式要求外，还应满足：当基础单向偏心受压时：除满足上式要求外，还应满足：2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系903.持力层强度验算持力层强度验算 (一）持力层强度验算一）持力层强度验算2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系91 (一）持力层强度验算一）持力层强度验算 单向偏心（重分布） 为抗力系数，可取1.25，但仅受直

53、接作用或承载力容许值小于150kpa时，应取1.0。3.持力层强度验算持力层强度验算2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系92三、三、三、三、 地基承载力验算地基承载力验算地基承载力验算地基承载力验算双向偏心双向偏心式中，式中，M、N分别为最不利工况下的分别为最不利工况下的偏心矩和竖向力合力，且为同一作用偏心矩和竖向力合力，且为同一作用组合求得。验算原则为组合求得。验算原则为基底面最大压基底面最大压应力小于该处地基容许承载力应力小于该处地基容许承载力。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系93三、三、三、三、 地基承载力验算地基承载力验算地基承载力验算地基承载力

54、验算 (二）软弱下卧层强度验算二）软弱下卧层强度验算验算原则为软弱下卧层顶面处自验算原则为软弱下卧层顶面处自重应力和附加应力之和小于该处重应力和附加应力之和小于该处地基容许承载力。地基容许承载力。注意注意注意注意p p如何取植！如何取植！如何取植！如何取植！例例: :如图所示，粘土层如图所示，粘土层 亚粘土层亚粘土层 。刚性扩大基刚性扩大基础，底面积础，底面积 ，作用于基础底面的荷载为，作用于基础底面的荷载为 ，验算地基承载力是否满足要求。，验算地基承载力是否满足要求。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系942013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系95四、四、四

55、、四、 基底合力偏心矩验算基底合力偏心矩验算基底合力偏心矩验算基底合力偏心矩验算 基础设计的一个原则在于使基底压力均匀，减少不均匀沉降及倾斜。 作用效应组合采用基本组合但各系数均取1，即标准值组合 目的：尽可能使基底应力分布比较均匀。 2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系96四、四、四、四、 基底合力偏心矩验算基底合力偏心矩验算基底合力偏心矩验算基底合力偏心矩验算原则： 对于非岩石地基，以不出现拉应力为原则：对于修对于非岩石地基，以不出现拉应力为原则：对于修建在岩石地基上的基础，可以允许出现拉应力。建在岩石地基上的基础，可以允许出现拉应力。外力作用点对基底重心轴的偏心距按下式

56、验算：外力作用点对基底重心轴的偏心距按下式验算：2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系97四、四、四、四、 基底合力偏心矩验算基底合力偏心矩验算基底合力偏心矩验算基底合力偏心矩验算 当墩台当墩台仅受永久作用标准值效应组合仅受永久作用标准值效应组合时，基底合力偏心矩时，基底合力偏心矩不大于基底核心半径不大于基底核心半径0.1倍（墩）和倍（墩）和0.75倍（台）；倍（台）； 桥墩桥墩桥台桥台核心半径核心半径2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系98四、四、四、四、 基底合力偏心矩验算基底合力偏心矩验算基底合力偏心矩验算基底合力偏心矩验算 当受作用标准值效应组合或偶然

57、作用标准值效应组合时，仅需当受作用标准值效应组合或偶然作用标准值效应组合时，仅需e0不超过核心半径。不超过核心半径。 当外力合力作用点不在任何一个对称轴上时，可以下式当外力合力作用点不在任何一个对称轴上时，可以下式直接求解。直接求解。注意：合力和最小应力应在同注意：合力和最小应力应在同一种作用组合下求得。一种作用组合下求得。（1）非岩石地基（2） 岩石地基2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系992013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系100五、五、五、五、 基础和地基稳定性验算基础和地基稳定性验算基础和地基稳定性验算基础和地基稳定性验算 地基基础稳定性验算包括基

58、础抗滑稳定性验算和抗倾稳地基基础稳定性验算包括基础抗滑稳定性验算和抗倾稳定性验算两方面。定性验算两方面。 (一）基础倾覆稳定性验算一）基础倾覆稳定性验算 倾覆稳定同合力偏心距直接相关，可以通过控制偏心倾覆稳定同合力偏心距直接相关，可以通过控制偏心距来保证基础不倾覆。距来保证基础不倾覆。 式中式中y为基底截面重心至基底压力最大一边边缘的距离。为基底截面重心至基底压力最大一边边缘的距离。抗倾覆稳定性系数抗倾覆稳定性系数2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系1012013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系102五、五、五、五、 基础和地基稳定性验算基础和地基稳定性验算基础

59、和地基稳定性验算基础和地基稳定性验算 (二）基础抗滑稳定性验算基底摩擦系数见基底摩擦系数见P230表表10-4或规范。或规范。抗滑稳定性系数 和和 分别为两个相对主向的各自水平力总和，绝分别为两个相对主向的各自水平力总和，绝对值较大者为滑动水平力，另一为抗滑稳定力；对值较大者为滑动水平力，另一为抗滑稳定力； 为抗滑为抗滑动稳定力。动稳定力。 2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系103作用作用组合合验算算项目目稳定性系数定性系数使用使用阶段段永久作用永久作用( (不不计混凝土收混凝土收缩及徐及徐变、浮力、浮力) )和汽和汽车、人群的人群的标准准值效效应组合合抗抗倾覆覆抗滑抗滑动

60、1.51.51.31.3各种作用各种作用( (不包括地震作用不包括地震作用) )的的标准准值效效应组合合抗抗倾覆覆抗滑抗滑动1.31.31.21.2施工施工阶段作用的段作用的标准准值效效应组合合抗抗倾覆覆抗滑抗滑动1.21.22013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系104五、五、五、五、 基础和地基稳定性验算基础和地基稳定性验算基础和地基稳定性验算基础和地基稳定性验算 (三）地基稳定性验算三）地基稳定性验算 地基稳定地基稳定性验算同土坡性验算同土坡稳定验算，特稳定验算，特别在基底有软别在基底有软弱下卧层时应弱下卧层时应引起重视。引起重视。地基地基稳定性验算稳定性验算：位于软土地基

61、上较高的桥台须验算位于软土地基上较高的桥台须验算桥台沿滑裂曲面滑动的稳定性。桥台沿滑裂曲面滑动的稳定性。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系105五、五、五、五、 基础和地基稳定性验算基础和地基稳定性验算基础和地基稳定性验算基础和地基稳定性验算 (四）验算不满足时的处理措施 采取构造采取构造措施，以免重措施，以免重复计算。复计算。2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系106六、六、六、六、 基础沉降验算基础沉降验算基础沉降验算基础沉降验算 沉降验算包括沉降量、沉降差及倾斜等。通常地基承沉降验算包括沉降量、沉降差及倾斜等。通常地基承载力满足时隐含沉降满足，但以下

62、情况必须验算沉降：载力满足时隐含沉降满足，但以下情况必须验算沉降： 1.地质复杂、不均、软弱地基及湿陷性黄土地基地质复杂、不均、软弱地基及湿陷性黄土地基 2.非岩石地基上的超静定结构桥梁非岩石地基上的超静定结构桥梁 3.相邻基础地基差别大、或两侧跨度差别大，必须考相邻基础地基差别大、或两侧跨度差别大，必须考虑沉降差。虑沉降差。 4.跨线、通航必须保证净空时。跨线、通航必须保证净空时。 2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系107墩台的沉降，应符合下列规定：墩台的沉降，应符合下列规定： 1 .相邻墩台间不均匀沉降差值（不包括施工中的沉降），不应相邻墩台间不均匀沉降差值（不包括施工

63、中的沉降），不应使桥面形成大于使桥面形成大于0.2%的附加纵坡（折角）。的附加纵坡（折角）。 2 .外超静定结构桥梁墩台间不均匀沉降差值，还应满足结构的外超静定结构桥梁墩台间不均匀沉降差值，还应满足结构的受力要求。受力要求。 墩台基础的最终沉降采用墩台基础的最终沉降采用应力面积法应力面积法计算。计算。 作用效应按照正常使用极限状态下作用作用效应按照正常使用极限状态下作用长期效应组合长期效应组合采用。采用。 该组合仅为该组合仅为直接施加于结构上的永久作用标准值直接施加于结构上的永久作用标准值（不包括混凝（不包括混凝土收缩及徐变作用、基础变位作用）和土收缩及徐变作用、基础变位作用）和可变作用准永久

64、值可变作用准永久值（仅指汽（仅指汽车荷载和人群荷载）引起的效应。车荷载和人群荷载）引起的效应。例例： 荷载如图所示，荷载如图所示，a=6m, b=4m ，验算基础尺寸。，验算基础尺寸。例例: :地质情况如图所示，试确定基础地质情况如图所示，试确定基础尺寸尺寸例例: :桥台断面桥台断面埋深埋深2m2m，设计桥台刚性基础，设计桥台刚性基础。例例: : 一旱桥桥台，尺寸如图，基底面积一旱桥桥台，尺寸如图，基底面积5*8m5*8m2 2，作用荷载（恒载）作用荷载（恒载）N=800KNN=800KN，G=2100KNG=2100KN，Q=750KNQ=750KN，地质资料如图，试对其进行地基强度，地质资

65、料如图，试对其进行地基强度验算及基础偏心距、稳定性验算，验算及基础偏心距、稳定性验算， 硬塑粘土：硬塑粘土：软软塑粘土：塑粘土：第四节、刚性扩大基础计算算例2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系113一、设计资料1.上部构造：25m装配式预应力钢筋砼T形梁，大梁全长24.96m，计算跨径24.4m。行车道9m，人行道 。上部构造（梁与桥面铺装）恒重所产生的支座反力：1500kN;1.支座：活动支座采用摆动支座，摩擦系数0.05；2.设计荷载：公路-级，人群荷载3.0kN/m2;3.桥墩形式：采用双柱式加悬挑盖梁墩帽（如图10-14）;5、设计基准风压：0.6 kN/m2;6、其

66、他：本桥跨越的河为季节性河流，不通航，不考虑漂浮物；地基土质：第四节、刚性扩大基础计算算例2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系114第一层：粉质粘土，第二层：中密中砂，第三层：粉质粘土，。，第四节、刚性扩大基础计算算例2013年11月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系115二、确定基二、确定基础埋置深度埋置深度故选用第二层土（中密中砂）作为持力层，初步初步拟定基定基础底面在最大冲刷底面在最大冲刷线以下以下1.8 m处，标高高为142.2m，基，基础埋深埋深2.8m。从地从地质条件看，表条件看，表层土在最大冲刷土在最大冲刷线以下只有以下只有0.5m，而且是，而且是软塑状粉塑

67、状粉质粘土，地基容粘土，地基容许承承载力力三、基三、基础的尺寸的尺寸拟定定，基，基础的的刚性角性角验算算为： ，满足足刚性性扩大基大基础的的刚性角要求。性角要求。 为 基础厚度： 基础顶面高程为143.8m，墩柱高150-143.8=6.2m。基础分两层，每层厚度0.8m，襟边取0.60m，基础用C15，刚性角即基础的剖面尺寸四、作用效四、作用效应计算算 （一）永久作用标准值计算 1 1桥墩自重桥墩自重：2 2基础自重：基础自重： 3 3上覆土重：上覆土重：4 4浮力浮力 低水位浮力：低水位浮力：设计洪水位浮力：设计洪水位浮力： 1汽车和人群支座反力 对于汽车荷载与人群荷载，支座反力按以下两种

68、情况考虑：（1）单孔里有汽车和人群（双行）； （2）双孔里均有汽车和人群（即满布）。 （1）单孔里有汽车和人群（单孔双行，未考虑汽车冲击力）（二）可变作用标准值计算单孔汽车荷载单孔汽车荷载对于桥墩基础的设计，汽车荷载采用车道荷载，车道荷载包括均布荷载和集中荷载两部分组成。，集中荷载与计算跨径有关，计算跨径小于或等于5m时，= 180kN；桥涵计算跨径等于或大于50m 时，=360kN，桥涵计算跨径大于5m小于50m 时值采用直线内插求得。本算例中，=257.6kN。对于公路-级汽车荷载， 人群支座反力为和 （2）双孔里有汽车和人群（双孔双行即满布，考虑汽车冲击力，冲击力系数） 2汽汽车制制动力

69、：力：作用于摆动支座上的制动力为：桥墩承受的制动力为固定支座与活动支座上的制动力之和，但公路-级取值不得小于165kN。综合以上可得汽车制动力为：一个车道上由汽车荷载产生的制动力按加载长度上计算的总荷载的10%， 作用于固定支座上的制动力为：3支座摩阻力： 因为汽车制动力和支座摩阻力不能同时组合，汽车制动力大于支座摩阻力，所以荷载效应组合时，只组合汽车制动力4风力力 因为本桥是双向双车道的直线桥，主要由顺桥向控制设计，在计算风力时，计算顺桥向风荷载。桥墩上的顺桥向风荷载可按横桥向上风压的70%乘以桥墩迎风面积计算。五、作用效五、作用效应组合合1.1.作用效应基本组合作用效应基本组合 按承载能力

70、极限状态时，结构构件自身承载力和稳定性应采用作用效应基本组合和偶然组合；此算例不作地基沉降验算，暂不进行长期效应组合计算。 用于稳定性验算的基本组合，根据“公桥基规”（JTG D63-2007）要求结构重要性系数、各效应的分项系数及效应组合系数均取1，并且考虑高水位浮力、汽车不计入冲击力。即得等效力系：单孔汽车和人群作用 2. 作用短期效作用短期效应组合合 根据根据“公公桥基基规”（JTG D63-2007）1.0.8条，条，进行地基行地基竖向承向承载力力验算算时，传至基底的作用效至基底的作用效应应按正常使用极限状按正常使用极限状态的短期的短期效效应组合采用，其中可合采用，其中可变作用的作用的

71、频遇遇值系数均取系数均取1，且汽，且汽车荷荷载应计入冲入冲击力、力、仅考考虑低水位浮力，即得短期效低水位浮力，即得短期效应组合的等效力合的等效力系：系：双孔汽双孔汽车和人群作用和人群作用 六、地基承六、地基承载力力验算算进行地基承载力验算时，采用作用短期效应组合（一）持力层强度验算1基底应力计算 2 2地基容地基容许承承载力确定力确定3 3持力持力层强强度度验算算持力层强度验算时，规范要求且（作用短期效（作用短期效应组合合取取1.251.25），持力层承载力满足要求。 （二）（二）软弱下卧弱下卧层强强度度验算算1 1计算软弱下卧层顶部应力计算软弱下卧层顶部应力式中取距最大取距最大应力力边为处的

72、的压应力力值。2 2计算软弱下卧层顶部的容许承载力计算软弱下卧层顶部的容许承载力3 3软弱下卧层强度验算软弱下卧层强度验算 软弱下卧层强度验算时，要求软弱下卧层强度验算时，要求软弱下卧层强度满足要求。 七、基底合力偏心距七、基底合力偏心距验算算不超不超过核心半径核心半径即可。偏心距满足要求。 当基础上承受着作用效应基本组合时，在非岩石地基上只要偏心距基底合力偏心距基底合力偏心距 八、基八、基础稳定性定性验算算 基基础抗抗倾覆覆稳定系数：定系数： 基基础抗抗倾覆覆稳定性定性满足要求。足要求。对于基础稳定性验算时，对于基础稳定性验算时，采用作用效应的标准值组合采用作用效应的标准值组合。 1 1基础抗倾覆稳定性验算基础抗倾覆稳定性验算 2 2基础滑动稳定验算基础滑动稳定验算 基基础滑滑动稳定性定性满足要求。足要求。图图10-18 基础构造图基础构造图