剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1、第一頁，共39頁。u將基礎(chǔ)設(shè)置在變形較小，而強(qiáng)度又比較大的將基礎(chǔ)設(shè)置在變形較小，而強(qiáng)度又比較大的持力層持力層上，以保證地基強(qiáng)度滿足要求，且不致產(chǎn)生過大上，以保證地基強(qiáng)度滿足要求，且不致產(chǎn)生過大的沉降或沉降差。的沉降或沉降差。u還要使基礎(chǔ)有還要使基礎(chǔ)有足夠的埋置深度足夠的埋置深度，以保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定，以保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，確?；A(chǔ)的安全。性，確保基礎(chǔ)的安全。u必須綜合考慮必須綜合考慮地基的地基的地質(zhì)和地質(zhì)和地形條件地形條件、河流的沖刷河流的沖刷程度程度、當(dāng)?shù)氐膬鼋Y(jié)深度、當(dāng)?shù)氐膬鼋Y(jié)深度、上部結(jié)構(gòu)形式上部結(jié)構(gòu)形式以及保證持力以及保證持力層穩(wěn)定所需的層穩(wěn)定所需的最小埋深最小埋深和和施工技術(shù)條件施工技術(shù)條件

2、、造價(jià)造價(jià)等因等因素。素。 第二頁，共39頁?；?礎(chǔ) 埋 深 的 不 同 方 案c )b )a )h3h2h1剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ) 沉井基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ) 樁基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)基礎(chǔ)埋深的不同方案基礎(chǔ)埋深的不同方案第三頁，共39頁。巖石地基巖石地基: :覆蓋土層較薄時(shí)覆蓋土層較薄時(shí)，一般應(yīng)清除覆蓋土和風(fēng)化層后，將基，一般應(yīng)清除覆蓋土和風(fēng)化層后，將基礎(chǔ)直接修建在新鮮巖面上；礎(chǔ)直接修建在新鮮巖面上；如巖石的風(fēng)化層很厚如巖石的風(fēng)化層很厚，難以全部清除時(shí)，基礎(chǔ)放在風(fēng)化，難以全部清除時(shí)，基礎(chǔ)放在風(fēng)化層中的埋置深度應(yīng)根據(jù)其風(fēng)化程度、沖刷深度及相應(yīng)的容層中的埋置深度應(yīng)根據(jù)其風(fēng)化程度、沖刷深度及相應(yīng)的容許承載力來確定。許

3、承載力來確定。如巖層表面傾斜時(shí)如巖層表面傾斜時(shí)，不得將基礎(chǔ)的一部分置于巖層上，而，不得將基礎(chǔ)的一部分置于巖層上，而另一部分則置于土層上。在陡峭山坡上修建橋臺時(shí)，還應(yīng)另一部分則置于土層上。在陡峭山坡上修建橋臺時(shí)，還應(yīng)注意巖體的穩(wěn)定性。注意巖體的穩(wěn)定性。第四頁，共39頁。 非巖石地基非巖石地基: :如受壓層范圍內(nèi)為均質(zhì)土如受壓層范圍內(nèi)為均質(zhì)土，基礎(chǔ)埋置深度除滿足沖，基礎(chǔ)埋置深度除滿足沖刷、凍脹等要求外，可根據(jù)荷載大小，由地基土刷、凍脹等要求外，可根據(jù)荷載大小，由地基土的承載能力和沉降特性來確定（同時(shí)考慮基礎(chǔ)需的承載能力和沉降特性來確定（同時(shí)考慮基礎(chǔ)需要的最小埋深）。要的最小埋深）。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較復(fù)雜

4、如地層為當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較復(fù)雜如地層為多層土多層土組成等或?qū)Υ笾薪M成等或?qū)Υ笾行蜆蛄杭捌渌ㄖ锘A(chǔ)持力層的選定，應(yīng)通過較型橋梁及其它建筑物基礎(chǔ)持力層的選定，應(yīng)通過較詳細(xì)計(jì)算或方案比較后確定。詳細(xì)計(jì)算或方案比較后確定。第五頁，共39頁。沖刷的基本概念沖刷的基本概念:洪水沖刷后，整個(gè)河床面要下降，這叫洪水沖刷后，整個(gè)河床面要下降，這叫一般沖刷一般沖刷.被沖被沖下去的深度叫下去的深度叫一般沖刷深度一般沖刷深度.同時(shí)由于橋墩的阻水作用，使洪水在橋墩四周沖出一個(gè)同時(shí)由于橋墩的阻水作用，使洪水在橋墩四周沖出一個(gè)深坑，這叫深坑，這叫局部沖刷局部沖刷.第六頁，共39頁。局 部 沖 刷原 河 床 面一 般 沖 刷河

5、流的沖刷作用河流的沖刷作用第七頁，共39頁。 在有沖刷的河流中，為了防止橋梁墩、在有沖刷的河流中，為了防止橋梁墩、臺基礎(chǔ)四周和基底下土層被水流掏空沖走臺基礎(chǔ)四周和基底下土層被水流掏空沖走以致倒塌，以致倒塌，基礎(chǔ)必須埋置在設(shè)計(jì)洪水的最基礎(chǔ)必須埋置在設(shè)計(jì)洪水的最大沖刷線以下不小于大沖刷線以下不小于1m1m。特別是在山區(qū)和。特別是在山區(qū)和丘陵地區(qū)的河流，更應(yīng)注意考慮季節(jié)性洪丘陵地區(qū)的河流，更應(yīng)注意考慮季節(jié)性洪水的沖刷作用。水的沖刷作用。 第八頁，共39頁。 沖刷總深度沖刷總深度(m) 最小埋置深度最小埋置深度(m)橋梁類型橋梁類型0333881515220 0一一 般般 橋橋 梁梁1.01.52.0

6、2.53.03.5技術(shù)復(fù)雜修復(fù)困難的特大橋及其它重技術(shù)復(fù)雜修復(fù)困難的特大橋及其它重要大橋要大橋1.52.02.53.03.54.0 對于大、中橋基礎(chǔ)的基底在對于大、中橋基礎(chǔ)的基底在設(shè)計(jì)洪水沖刷總深度設(shè)計(jì)洪水沖刷總深度以下的最小埋置深度以下的最小埋置深度，建議根據(jù)橋梁大小、技術(shù)的，建議根據(jù)橋梁大小、技術(shù)的復(fù)雜性和重要性，參照下表采用復(fù)雜性和重要性，參照下表采用第九頁，共39頁。 為了保證建筑物不受地基土季節(jié)性凍脹的影響，為了保證建筑物不受地基土季節(jié)性凍脹的影響，除地基為非凍脹性土外，除地基為非凍脹性土外，基礎(chǔ)底面應(yīng)埋置在天然最大凍基礎(chǔ)底面應(yīng)埋置在天然最大凍結(jié)線以下一定深度結(jié)線以下一定深度。公橋基

7、規(guī)公橋基規(guī)規(guī)定，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為規(guī)定，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為超靜定超靜定結(jié)構(gòu)時(shí)，基底應(yīng)結(jié)構(gòu)時(shí)，基底應(yīng)埋置在最深凍結(jié)線以下不小于埋置在最深凍結(jié)線以下不小于0.25m0.25m；對對靜定靜定結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，一般也按此要求，但在凍結(jié)較深結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，一般也按此要求，但在凍結(jié)較深地區(qū)，為了減少基礎(chǔ)埋深，有些類別的凍土經(jīng)計(jì)算后地區(qū)，為了減少基礎(chǔ)埋深，有些類別的凍土經(jīng)計(jì)算后也可將基底置于最大凍結(jié)線以上。也可將基底置于最大凍結(jié)線以上。 第十頁，共39頁。第十一頁，共39頁。 對中、小跨度簡支梁橋來說，這項(xiàng)因素對確對中、小跨度簡支梁橋來說，這項(xiàng)因素對確定基礎(chǔ)的埋置深度影響不大。但對定基礎(chǔ)的埋置深度影響不大。但對超靜定超靜定結(jié)構(gòu)即

8、結(jié)構(gòu)即使基礎(chǔ)發(fā)生較小的不均勻沉降也會使內(nèi)力產(chǎn)生一使基礎(chǔ)發(fā)生較小的不均勻沉降也會使內(nèi)力產(chǎn)生一定變化。定變化。 第十二頁，共39頁。當(dāng)墩臺、擋土墻等結(jié)當(dāng)墩臺、擋土墻等結(jié)構(gòu)位于較陡的土坡上，構(gòu)位于較陡的土坡上，在確定基礎(chǔ)埋深時(shí)，在確定基礎(chǔ)埋深時(shí)，還應(yīng)考慮土坡連同結(jié)還應(yīng)考慮土坡連同結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)一起滑動的構(gòu)物基礎(chǔ)一起滑動的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。第十三頁，共39頁。當(dāng)?shù)鼗鶠楫?dāng)?shù)鼗鶠閮A斜土坡傾斜土坡時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，對地基時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，對地基容許承載力適當(dāng)折減。容許承載力適當(dāng)折減。lsDbhDhlb第十四頁，共39頁。地表土的性質(zhì)是不穩(wěn)定的。人類和動物的活動以及植地表土的性質(zhì)是不穩(wěn)定的。人類和動物的活動以及

9、植物的生長作用，也會影響其強(qiáng)度和穩(wěn)定，所以一般地物的生長作用，也會影響其強(qiáng)度和穩(wěn)定，所以一般地表土不宜作為持力層表土不宜作為持力層. .為了保證地基和基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，為了保證地基和基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，基礎(chǔ)的埋置深度（除巖石地基外）應(yīng)在天然地面或無基礎(chǔ)的埋置深度（除巖石地基外）應(yīng)在天然地面或無沖刷河底以下不小于沖刷河底以下不小于1m1m。在確定基礎(chǔ)埋置深度時(shí)，還應(yīng)考慮相鄰建筑物的影在確定基礎(chǔ)埋置深度時(shí)，還應(yīng)考慮相鄰建筑物的影響。響。第十五頁，共39頁?；A(chǔ)埋深的不同方案c)b)a)()硬塑亞粘土0=250kPa()硬塑粘土0=300kPa()軟粘土0=100kPa()硬塑亞粘土0=250kPa最大沖刷線

10、一般沖刷線h3h2h111.0 常水位9.0 河底8.0 7.01.0-1.0-5.0剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ) 沉井基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ) 樁基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)第十六頁，共39頁。l基礎(chǔ)厚度基礎(chǔ)厚度l基礎(chǔ)平面尺寸基礎(chǔ)平面尺寸l基礎(chǔ)剖面尺寸基礎(chǔ)剖面尺寸第十七頁，共39頁。b )a )bl/2a/2t3t2t1c2c1aaHhc1aaHhd第十八頁，共39頁。 應(yīng)根據(jù)墩、臺身結(jié)構(gòu)形式，荷載大小，選用的應(yīng)根據(jù)墩、臺身結(jié)構(gòu)形式，荷載大小，選用的基礎(chǔ)材料等因素來確定?；A(chǔ)材料等因素來確定。 基底標(biāo)高基底標(biāo)高應(yīng)按基礎(chǔ)埋深的要求確定。水中應(yīng)按基礎(chǔ)埋深的要求確定。水中基礎(chǔ)頂基礎(chǔ)頂面面一般不高于最低水位，在季節(jié)性流水的河流或旱地

11、上的一般不高于最低水位，在季節(jié)性流水的河流或旱地上的橋梁墩、臺基礎(chǔ)，則不宜高出地面，以防碰損。這樣，基橋梁墩、臺基礎(chǔ)，則不宜高出地面，以防碰損。這樣，基礎(chǔ)厚度可按上述要求所確定的基礎(chǔ)底面和頂面標(biāo)高求得。礎(chǔ)厚度可按上述要求所確定的基礎(chǔ)底面和頂面標(biāo)高求得。第十九頁，共39頁。 基礎(chǔ)平面形式一般應(yīng)考慮墩、臺身底基礎(chǔ)平面形式一般應(yīng)考慮墩、臺身底面的形狀而確定，基礎(chǔ)平面形狀常用矩形。面的形狀而確定，基礎(chǔ)平面形狀常用矩形?；A(chǔ)底面長寬尺寸與高度有如下的關(guān)系式：基礎(chǔ)底面長寬尺寸與高度有如下的關(guān)系式：tan2)(tan2)(HdbHla順橋向?qū)挾葯M橋向長度第二十頁，共39頁。l持力層強(qiáng)度驗(yàn)算持力層強(qiáng)度驗(yàn)算l軟

12、弱下臥層承載力驗(yàn)算軟弱下臥層承載力驗(yàn)算第二十一頁，共39頁。 持力層是指直接與基底相接觸的土層，持力持力層是指直接與基底相接觸的土層，持力層承載力驗(yàn)算要求荷載在基底產(chǎn)生的地基應(yīng)力不層承載力驗(yàn)算要求荷載在基底產(chǎn)生的地基應(yīng)力不超過持力層的地基容許承載力。超過持力層的地基容許承載力。 基底應(yīng)力分布公式如下基底應(yīng)力分布公式如下 ( (由于淺基礎(chǔ)埋置深度小，由于淺基礎(chǔ)埋置深度小，在計(jì)算中可不計(jì)基礎(chǔ)四周土的摩阻力和彈性抗力的作在計(jì)算中可不計(jì)基礎(chǔ)四周土的摩阻力和彈性抗力的作用用) ) 。maxminaRfWMANp第二十二頁，共39頁。偏心豎直力作用在任意點(diǎn)偏心豎直力作用在任意點(diǎn)基底應(yīng)力分布圖基底應(yīng)力分布圖

13、第二十三頁，共39頁。對于曲線橋，計(jì)算基底應(yīng)力時(shí)，應(yīng)按下式計(jì)算對于曲線橋，計(jì)算基底應(yīng)力時(shí)，應(yīng)按下式計(jì)算：maxminaRyyxxfWMWMANp第二十四頁，共39頁。 當(dāng)受壓層范圍內(nèi)地基為多層土，且持力層以下當(dāng)受壓層范圍內(nèi)地基為多層土，且持力層以下有軟弱下臥層，這時(shí)還應(yīng)驗(yàn)算軟弱下臥層的承載力，有軟弱下臥層，這時(shí)還應(yīng)驗(yàn)算軟弱下臥層的承載力，驗(yàn)算時(shí)先計(jì)算驗(yàn)算時(shí)先計(jì)算軟弱下臥層頂面軟弱下臥層頂面（在基底形心軸下）（在基底形心軸下）的應(yīng)力的應(yīng)力（包括自重應(yīng)力及附加力）（包括自重應(yīng)力及附加力） ，不得大于該不得大于該處地基土的容許承載力處地基土的容許承載力。即。即: :)()(21aRZfhpzhp第二

14、十五頁，共39頁。土 自 重應(yīng) 力 線軟 弱 下 臥 層附 加 應(yīng) 力 線A1(h + z）2hp0= - 2hhzP0第二十六頁，共39頁。 目的目的: 盡可能使基底應(yīng)力分布比較均勻，以免基盡可能使基底應(yīng)力分布比較均勻，以免基底兩側(cè)應(yīng)力相差過大，使基礎(chǔ)產(chǎn)生較大的不均勻底兩側(cè)應(yīng)力相差過大，使基礎(chǔ)產(chǎn)生較大的不均勻沉降，墩、臺發(fā)生傾斜，影響正常使用沉降，墩、臺發(fā)生傾斜，影響正常使用 。第二十七頁，共39頁。 非巖石地基非巖石地基:以不出現(xiàn)拉應(yīng)力為原則，當(dāng)墩、臺以不出現(xiàn)拉應(yīng)力為原則，當(dāng)墩、臺僅受恒載作用時(shí)，基底合力偏心距僅受恒載作用時(shí)，基底合力偏心距e e0 0應(yīng)分別不大于基應(yīng)分別不大于基底核心半徑

15、的底核心半徑的0.10.1倍（橋墩）和倍（橋墩）和0.750.75倍（橋臺）；倍（橋臺）；當(dāng)墩、臺受荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合時(shí)，一般只要求基底偏當(dāng)墩、臺受荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合時(shí)，一般只要求基底偏心距心距e e0 0不超過核心半徑即可。不超過核心半徑即可。 巖石地基巖石地基:可以允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，根據(jù)巖石的可以允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，根據(jù)巖石的強(qiáng)度，合力偏心距強(qiáng)度，合力偏心距e e0 0最大可為基底核心半徑的最大可為基底核心半徑的1.21.21.51.5倍，以保證必要的安全儲備。倍，以保證必要的安全儲備。第二十八頁，共39頁。m a xm a xm a xm i ne0NNMbNKb 基底應(yīng)力分布圖基底應(yīng)力分布圖第二十九

16、頁，共39頁。 基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗(yàn)算基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗(yàn)算 基礎(chǔ)滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算基礎(chǔ)滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算地基穩(wěn)定性驗(yàn)算地基穩(wěn)定性驗(yàn)算 第三十頁，共39頁。 基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性與合力的偏心距有關(guān)。合基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性與合力的偏心距有關(guān)。合力偏心距愈大，則基礎(chǔ)抗傾覆的安全儲備愈小，力偏心距愈大，則基礎(chǔ)抗傾覆的安全儲備愈小，如下圖所示，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，可以用限制合如下圖所示，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，可以用限制合力偏心距力偏心距e e0 0來保證基礎(chǔ)的傾覆穩(wěn)定性。來保證基礎(chǔ)的傾覆穩(wěn)定性。第三十一頁，共39頁。00eyKiiiiiPhTePe0K0為抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)為抗傾覆穩(wěn)定系數(shù),一般一般對主要荷載組合

17、對主要荷載組合K01.5，在各種附加荷載組合時(shí)，在各種附加荷載組合時(shí)，K01.21.5。 e2p1e1p2p1T1T2e0ye0yN1h1h2ye0Aooe0ya )b ）c )基 礎(chǔ) 傾 覆 穩(wěn) 定 性 驗(yàn) 算基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性計(jì)算基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性計(jì)算第三十二頁，共39頁。 基礎(chǔ)在水平推力作用下沿基礎(chǔ)底面滑動的可能基礎(chǔ)在水平推力作用下沿基礎(chǔ)底面滑動的可能性即基礎(chǔ)抗滑動安全度的大小，可用基底與土之間的性即基礎(chǔ)抗滑動安全度的大小，可用基底與土之間的摩擦阻力和水平推力的比值摩擦阻力和水平推力的比值KcKc來表示，來表示，KcKc稱為抗滑動稱為抗滑動穩(wěn)定系數(shù)。即穩(wěn)定系數(shù)。即iaipicHHPK Kc為抗滑

18、動穩(wěn)定系數(shù)，必須大于規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)容許值，為抗滑動穩(wěn)定系數(shù)，必須大于規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)容許值，一般根據(jù)荷載性質(zhì)，一般根據(jù)荷載性質(zhì)，Kc1.21.3。第三十三頁，共39頁。 位于軟土地基上較高的橋臺需驗(yàn)算橋臺沿滑裂位于軟土地基上較高的橋臺需驗(yàn)算橋臺沿滑裂曲面滑動的穩(wěn)定性；曲面滑動的穩(wěn)定性； 基底下地基如在不深處有軟弱夾層時(shí)，在臺后基底下地基如在不深處有軟弱夾層時(shí)，在臺后土推力作用下，基礎(chǔ)也有可能沿軟弱夾層土的土推力作用下，基礎(chǔ)也有可能沿軟弱夾層土的層面滑動；層面滑動； 在較陡的土質(zhì)斜坡上的橋臺、擋土墻也有滑動在較陡的土質(zhì)斜坡上的橋臺、擋土墻也有滑動的可能。的可能。第三十四頁，共39頁。a)hi第三十五頁，共39頁。第三十六頁，共39頁。 基礎(chǔ)的沉降主要由豎向荷載作用下土層的壓縮變形基礎(chǔ)的沉降主要由豎向荷載作用下土層的壓縮變形引起。沉降量過大將影響結(jié)構(gòu)物的正常使用和安全，應(yīng)引起。沉降量過大將影響結(jié)構(gòu)物的正常使用和安全，應(yīng)加以限制。在確定一般土質(zhì)的地基容許承載力時(shí)，已考加以限制。在確定一般土質(zhì)的地基容許承載力時(shí)，已考慮這一變形的因素，所以修建在一般土質(zhì)條件下的中、慮這一變形的因素，所以修建在一般土質(zhì)條件下的中、小型橋梁的基