天然地基上的剛性淺基礎(chǔ)

1、天然地基上的剛性淺基礎(chǔ)二、剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)尺寸的擬定基礎(chǔ)厚度基礎(chǔ)平面尺寸基礎(chǔ)剖面尺寸剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)剖面、平面圖基礎(chǔ)厚度 應(yīng)根據(jù)墩、臺(tái)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?；讟?biāo)高應(yīng)按基礎(chǔ)埋深的要求確定。水中基礎(chǔ)頂面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(tái)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?；A(chǔ)平面尺寸 基礎(chǔ)平面形式一般應(yīng)考慮墩、臺(tái)身底面的形狀而確定，基礎(chǔ)平面形狀常用矩形?；A(chǔ)底面長(zhǎng)寬尺寸與高度有如下的關(guān)系式：三、地基承載力驗(yàn)算持力層承載力驗(yàn)算軟弱下臥層承載力驗(yàn)算持力層強(qiáng)度驗(yàn)算 持力層是指直接與基底相接觸的土層，持力層

2、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?；讘?yīng)力分布公式如下 (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用) 。偏心豎直力作用在任意點(diǎn)基底應(yīng)力分布圖討 論: 對(duì)公路橋梁，一般由順橋向控制基底應(yīng)力計(jì)算。但對(duì)通航河流或河流中有漂流物時(shí)，應(yīng)計(jì)算撞擊力在橫橋向產(chǎn)生的基底應(yīng)力，并與順橋向基底應(yīng)力比較，取其大者控制設(shè)計(jì)。 對(duì)于曲線橋，計(jì)算基底應(yīng)力時(shí)，應(yīng)按下式計(jì)算：軟弱下臥層承載力驗(yàn)算 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，驗(yàn)算時(shí)先計(jì)算軟弱下臥層頂面（在基底形心軸下）的應(yīng)力（包括自重應(yīng)力及附加力） ，不得

3、大于該處地基土的承載力容許值。即:四、基底合力偏心距驗(yàn)算 目的: 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)生較大的不均勻沉降，墩、臺(tái)發(fā)生傾斜，影響正常使用 。設(shè)計(jì)原則: 非巖石地基:以不出現(xiàn)拉應(yīng)力為原則，當(dāng)墩、臺(tái)僅受恒載作用時(shí)，基底合力偏心距e0應(yīng)分別不大于基底核心半徑的0.1倍（橋墩）和0.75倍（橋臺(tái)）；當(dāng)墩、臺(tái)承受作用標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合或偶然作用（地震作用除外）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合時(shí)，一般只要求基底偏心距e0不超過核心半徑即可。 巖石地基: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e0最大可為基底核心半徑的1.21.5倍，以保證必要的安全儲(chǔ)備。五、基礎(chǔ)穩(wěn)定性和地基穩(wěn)定性驗(yàn)算

4、 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)滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算地基穩(wěn)定性驗(yàn)算 k0為抗傾覆穩(wěn)定系數(shù),不同的作用組合，對(duì)墩臺(tái)基礎(chǔ)抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)k0的容許值均有不同要求，詳見下表所示?；A(chǔ)傾覆穩(wěn)定性計(jì)算作用組合穩(wěn)定性系數(shù)k0使用階段永久作用（不計(jì)混凝土收縮及徐變、浮力）和汽車、人群的標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合1.5各種作用（不包括地震作用）的標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合1.3施工階段作用的標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合1.2基礎(chǔ)滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算 基礎(chǔ)在水平推力作用下沿基礎(chǔ)底面滑動(dòng)的可能性即基礎(chǔ)抗滑動(dòng)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kc來表示，kc稱為抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)。即 kc為抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)，不同的作用組合，對(duì)墩臺(tái)基礎(chǔ)抗滑

5、動(dòng)穩(wěn)定性系數(shù)kc的容許值均有不同要求，詳見下表所示。 作用組合穩(wěn)定性系數(shù)kc使用階段永久作用（不計(jì)混凝土收縮及徐變、浮力）和汽車、人群的標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合1.3各種作用（不包括地震作用）的標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合1.2施工階段作用的標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合1.2地基穩(wěn)定性驗(yàn)算 位于軟土地基上較高的橋臺(tái)需驗(yàn)算橋臺(tái)沿滑裂曲面滑動(dòng)的穩(wěn)定性，基底下地基如在不深處有軟弱夾層時(shí)，在臺(tái)后土推力作用下，基礎(chǔ)也有可能沿軟弱夾層土的層面滑動(dòng)；在較陡的土質(zhì)斜坡上的橋臺(tái)、擋土墻也有滑動(dòng)的可能?；A(chǔ)抗傾覆措施 c)六、基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算 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)加以限制。在確定一般

6、土質(zhì)的地基承載力容許值時(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、小型橋梁的基礎(chǔ)，只要滿足了地基的強(qiáng)度要求，地基（基礎(chǔ)）的沉降也就滿足要求。1修建在地質(zhì)情況復(fù)雜、地層分布不均或強(qiáng)度較小的軟黏土地基及濕陷性黃土上的基礎(chǔ)；2修建在非巖石地基上的拱橋、連續(xù)梁橋等超靜定結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)；對(duì)于下列情況，則必須驗(yàn)算基礎(chǔ)的沉降3當(dāng)相鄰基礎(chǔ)下地基土強(qiáng)度有顯著不同或相鄰跨度相差懸殊而必須考慮其沉降差時(shí)；4對(duì)于跨線橋、跨線渡槽要保證橋（或槽）下凈空高度時(shí)。 定義：通常將埋置深度較淺（一般在5米以內(nèi)），且施工相對(duì)簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)稱為淺基礎(chǔ)。 特點(diǎn)：施工一般采用敞開挖基坑修筑基礎(chǔ)的方法，故亦稱為明挖基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)可

7、以忽略基礎(chǔ)側(cè)面土體對(duì)基礎(chǔ)的影響，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式和施工方法也較簡(jiǎn)單。 第一節(jié) 天然地基上淺基礎(chǔ)的類型、構(gòu)造和適用條件一、淺基礎(chǔ)常用類型及適用條件 天然地基淺基礎(chǔ)根據(jù)受力條件及構(gòu)造可分為剛性基礎(chǔ)（也稱無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)）和鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)兩大類。 鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)剛性基礎(chǔ) 基礎(chǔ)在外力（包括基礎(chǔ)自重）作用下，基底的地基反力為，此時(shí)基礎(chǔ)的懸出部分a-a斷面左端，相當(dāng)于承受著強(qiáng)度為的均布荷載的懸臂梁，在荷載作用下，a-a斷面將產(chǎn)生彎曲拉應(yīng)力和剪應(yīng)力。當(dāng)基礎(chǔ)圬工具有足夠的截面使材料的容許應(yīng)力大于由地基反力產(chǎn)生的彎曲拉應(yīng)力和剪應(yīng)力時(shí)，a-a斷面不會(huì)出現(xiàn)裂縫，這時(shí)，基礎(chǔ)內(nèi)不需配置受力鋼筋，這種基礎(chǔ)稱為剛性基礎(chǔ)。它

8、是橋梁、涵洞和房屋等建筑物常用的基礎(chǔ)類型。 剛性基礎(chǔ)的概念 形式：剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)，單獨(dú)柱下剛性基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)等。 優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性好、施工簡(jiǎn)便、能承受較大的荷載，所以只要地基強(qiáng)度能滿足要求，它是橋梁和涵洞等結(jié)構(gòu)物首先考慮的基礎(chǔ)形式。 缺點(diǎn)：自重大，并且當(dāng)持力層為軟弱土?xí)r，由于擴(kuò)大基礎(chǔ)面積有一定限制，需要對(duì)地基進(jìn)行處理或加固后才能采用，否則會(huì)因所受的荷載壓力超過地基強(qiáng)度而影響建筑物的正常使用。 剛性基礎(chǔ)的特點(diǎn) 基礎(chǔ)在基底反力作用下，在a-a斷面產(chǎn)生彎曲拉應(yīng)力和剪應(yīng)力若超過了基礎(chǔ)圬工的強(qiáng)度極限值，為了防止基礎(chǔ)在a-a斷面開裂甚至斷裂，可將剛性基礎(chǔ)尺寸重新設(shè)計(jì)，并在基礎(chǔ)中配置足夠數(shù)量的鋼筋，這種基礎(chǔ)稱為鋼

9、筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)。鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)的概念 形式：柱下擴(kuò)展基礎(chǔ)、條形和十字形基礎(chǔ)筏板及箱形基礎(chǔ)。 優(yōu)點(diǎn)：其整體性能較好，抗彎剛度較大。如筏板和箱形基礎(chǔ)，在外力作用下只產(chǎn)生均勻沉降或整體傾斜，這樣對(duì)上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加應(yīng)力比較小，基本上消除了由于地基沉降不均勻引起的建筑物損壞。所以在土質(zhì)較差的地基上修建高層建筑物時(shí)，采用這種基礎(chǔ)形式是適宜的。 缺點(diǎn)：鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)，特別是箱形基礎(chǔ)，鋼筋和水泥的用量較大，施工技術(shù)的要求也較高，所以采用這種基礎(chǔ)形式應(yīng)與其它基礎(chǔ)方案（如采用樁基礎(chǔ)等）比較后再確定。鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)的特點(diǎn) 條形基礎(chǔ)分為墻下和柱下條形基礎(chǔ)，墻下條形基礎(chǔ)是擋土墻下或涵洞下常用的基礎(chǔ)形式。

10、其橫剖面可以是矩形或?qū)⒁粋?cè)筑成臺(tái)階形。 有時(shí)為了增強(qiáng)橋柱下基礎(chǔ)的承載能力，將同一排若干個(gè)柱子的基礎(chǔ)聯(lián)合起來，也就成為柱下條形基礎(chǔ)。其構(gòu)造與倒置的T形截面梁相類似，在沿柱子的排列方向的剖面可以是等截面的，也可以如圖那樣在柱位處加腋的。在橋梁基礎(chǔ)中，一般是做成剛性基礎(chǔ)，個(gè)別的也可做成鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)。條形基礎(chǔ)擋土墻下條形基礎(chǔ)柱下條形基礎(chǔ) 由于地基強(qiáng)度一般較墩臺(tái)或墻柱圬工的強(qiáng)度低，因而需要將基礎(chǔ)平面尺寸擴(kuò)大以滿足地基強(qiáng)度要求，這種剛性基礎(chǔ)剛稱剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)。它是橋涵及其它建筑物常用的基礎(chǔ)形式，其平面形狀常為矩形。其每邊擴(kuò)大的尺寸最小為0.20m0.50m，視土質(zhì)、基礎(chǔ)厚度、埋置深度和施工方法而定。作

11、為剛性基礎(chǔ)，每邊擴(kuò)大的最大尺寸應(yīng)受到材料剛性角的限制。 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ) 剛性角：基礎(chǔ)懸出總長(zhǎng)度（包括襟邊與臺(tái)階寬度之和）按前面剛性基礎(chǔ)的定義，應(yīng)使懸出部分在基底反力作用下，在a-a截面所產(chǎn)生的彎曲拉力和剪應(yīng)力不超過基礎(chǔ)圬工的強(qiáng)度限值。所以滿足上述要求時(shí)，就可得到自墩臺(tái)身邊緣處的垂線與基底邊緣的聯(lián)線間的最大夾max，稱為剛性角。 當(dāng)基礎(chǔ)較厚時(shí)，可在縱橫兩個(gè)剖面上都做成臺(tái)階形，以減少基礎(chǔ)自重，節(jié)省材料。無圍護(hù)基坑坑壁坡度 坑 壁 土 類 坑 壁 坡 度基 坑 頂 緣 無 荷 載基 坑 頂 緣 有 靜 載基 坑 頂 緣 有 動(dòng) 載砂 土1111.2511.5碎 石 土10.751111.25粉 土10

12、.6710.7511黏 性 土10.3310.510.75極 軟 巖10.2510.3310.67軟 質(zhì) 巖1010.110.25硬 質(zhì) 巖101010適用情況：基坑如在地下水位以下，隨著基坑的下挖，滲水將不斷涌集基坑，因此施工過程中必須不斷地排水，以保持基坑的干燥，便于基坑挖土和基礎(chǔ)的砌筑與養(yǎng)護(hù)。常用方法：表面排水法、井點(diǎn)法降低地下水位。二、基坑排水 （一）表面排水法 概念：在基坑整個(gè)開挖過程及基礎(chǔ)砌筑和養(yǎng)護(hù)期間，在基坑四周開挖集水溝匯集坑壁及基底的滲水，并引向一個(gè)或數(shù)個(gè)比集水溝挖得更深一些的集水坑，集水溝和集水坑應(yīng)設(shè)在基礎(chǔ)范圍以外，在基坑每次下挖以前，必須先挖溝和坑，集水坑的深度應(yīng)大于抽水機(jī)吸水龍頭的高度，在吸水龍頭上套竹筐圍護(hù)，以防土石堵塞龍頭。 適用情況：一般土質(zhì)條件下均可采用。但當(dāng)?shù)鼗翞轱柡头奂?xì)砂土等黏聚力較小的細(xì)粒土層時(shí)，由于抽水會(huì)引起流砂現(xiàn)象，造成基坑的破壞和坍塌，因此當(dāng)基坑為這類土?xí)r，應(yīng)避免采用表面排水法。（二）井點(diǎn)法降低地下水位 概念：即在基坑開挖前預(yù)先在基坑四周打入（或沉入）若干根井管，井管下端1.5m左右為濾管，上面鉆有若干直徑約2mm的濾孔，外面用過濾層包扎起來。各個(gè)井管用集水管連接并抽水 。 類型：分