橋梁基礎(chǔ)工程淺埋基礎(chǔ)

橋梁基礎(chǔ)工程淺埋基礎(chǔ)第一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2.1概述（1）基本形式明挖基礎(chǔ)亦稱擴(kuò)大基礎(chǔ)或淺埋基礎(chǔ)。（2）材料片石（塊石）片石混凝土素混凝土鋼筋混凝土（特殊情況下采用）（3）特點(diǎn)形式簡(jiǎn)單，施工方便，造價(jià)低。矩形圓端形圓形八角形T形基礎(chǔ)底面橋墩基礎(chǔ)橋臺(tái)基礎(chǔ)第二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日明挖基礎(chǔ)第三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2.1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容及程序

（1）確定基礎(chǔ)圬工類型及立面形式。（2）擬定基礎(chǔ)的埋置深度和基礎(chǔ)的平面尺寸。（3）進(jìn)行荷載計(jì)算及荷載組合。（4）進(jìn)行受力及變形檢算。包括：基礎(chǔ)強(qiáng)度（剛性角）；地基強(qiáng)度（持力層和軟弱下臥層）；基礎(chǔ)傾斜（偏心距）；抗傾覆及滑移穩(wěn)定性；沉降、沉降差（拱橋、連續(xù)梁等超靜定結(jié)構(gòu)）；抗滑穩(wěn)定性（建于斜坡時(shí)）；第四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

2.1.2設(shè)計(jì)所需資料（1）線路、橋梁及墩臺(tái)資料；（2）地形資料；（3）水文、氣象資料；（4）工程地質(zhì)資料；（5）其他資料：工期、設(shè)備、技術(shù)條件等。2.1.3構(gòu)造要求1.材料混凝土：≥C15；漿砌片石或塊石：石料≥MU40，砂漿≥M10。設(shè)計(jì)規(guī)范《鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10002.5-2005）《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD63-2007）《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》（TB10002.1-2005）《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）第五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2.基礎(chǔ)厚度的確定要求襟邊襟邊1≤[1]（沿縱、橫方向）橋墩基礎(chǔ)目的剛性角[]保證基礎(chǔ)有足夠的厚度，從而不發(fā)生“彎曲”和剪切破壞。各層高度≥1m2≤[2]（沿縱、橫方向）（頂層臺(tái)階）（非頂層臺(tái)階）第六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日混凝土基礎(chǔ)的剛性角要求（1）單向受力基礎(chǔ)（不包括圓端型橋墩的矩形基礎(chǔ)）1≤45o2≤45o1≤35o2≤45o（2）其他情況縱、橫向襟邊相等縱、橫向襟邊不相等其中，縱、橫向襟邊不等時(shí)，要求：eb第七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2.2基礎(chǔ)埋置深度的確定基礎(chǔ)的埋置深度是指基礎(chǔ)底面至設(shè)計(jì)地面或一般沖刷線的鉛垂距離。

（1）基礎(chǔ)應(yīng)保證一定的埋深，不使外界各種不良因素對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)生較大的影響。（最小埋深）

確定基礎(chǔ)埋深的基本原則

（2）基礎(chǔ)應(yīng)置于較好的土層上，在保證地基滿足承載力、沉降變形等要求的前提下，可減小基礎(chǔ)的尺寸，節(jié)約材料。但同時(shí)還應(yīng)考慮埋深不應(yīng)太大，避免開挖施工的不便和工程量的增大；埋深H一般沖刷深度局部沖刷深度總沖刷深度第八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2.2.1基礎(chǔ)的最小埋深即保證基礎(chǔ)不受外界不良因素（河流沖刷、季節(jié)性凍融、人及動(dòng)物活動(dòng)等）影響的最小埋置深度。

1.保證地基持力層的穩(wěn)定性

《鐵路橋規(guī)》：埋深不小于2m（特殊情況下不小于1m）。

2.河流沖刷的影響沖刷總深度/m（一般沖刷深度+局部沖刷深度）05101520安全值/m一般橋梁2.02.53.03.54.0特大橋（或大橋），屬于技術(shù)復(fù)雜、修復(fù)困難或重要者設(shè)計(jì)頻率流量3.03.54.04.55.0檢算頻率流量1.51.82.02.32.5基礎(chǔ)埋深安全值（位于總沖刷線以下的深度，《鐵路橋規(guī)》）第九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日洪水對(duì)橋墩基礎(chǔ)的沖刷潛水檢查沖刷程度拋石以減輕沖刷第十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2002年6月9日下午3時(shí)，西安市灞河發(fā)生洪水，在575m3/s的洪峰作用下，隴海鐵路灞河大橋的4#、3#、5#、2#、1#橋墩相繼倒塌，造成約150m的橋梁斷裂坍塌，軌排扭曲懸空，致使隴海鐵路大動(dòng)脈中斷。大橋坍塌的主要原因之一就是灞河下游多年的非法采砂。采砂改變了灞河河床的自然坡度及水流形態(tài)，加快了河床下切速度，河床下切對(duì)大橋帶來(lái)的直接影響是，橋墩基礎(chǔ)越來(lái)越淺，下切的河床使橋墩基礎(chǔ)逐漸懸空并失去支撐。第十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

3.季節(jié)性凍土凍脹和融沉的影響基礎(chǔ)底面應(yīng)埋置在天然最大凍結(jié)線以下一定深度。

《鐵路橋規(guī)》：凍脹、強(qiáng)凍脹和特強(qiáng)凍脹土應(yīng)在凍結(jié)線以下不小于0.25m；弱凍脹土，不應(yīng)小于凍結(jié)深度?！豆窐蛞?guī)》基礎(chǔ)底面下容許最大凍層厚度設(shè)計(jì)凍深標(biāo)準(zhǔn)凍深土的類別土的凍脹性環(huán)境地形坡向基礎(chǔ)對(duì)凍深的影響系數(shù)2.2.2基礎(chǔ)埋深的確定在最小埋深以下各土層中找一個(gè)埋得較淺、壓縮性較低、強(qiáng)度較高的穩(wěn)定土層作為持力層。影響因素：土的類別、凍前天然含水量、地下水位低于凍結(jié)線的最小距離、平均凍脹率。第十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2.3基礎(chǔ)上的荷載計(jì)算主力附加力特殊荷載《鐵路橋規(guī)》（荷載發(fā)生頻率）：永久作用可變作用偶然作用《公路橋規(guī)》（荷載發(fā)生頻率）：2.3.1主力主力是永久性或經(jīng)常性作用的荷載，包括恒載和活載兩部分。主力恒載活載結(jié)構(gòu)構(gòu)件及附屬設(shè)備自重恒載土壓力浮力混凝土收縮和徐變的影響列車豎向靜活載離心力活載土壓力橫向搖擺力《鐵路橋規(guī)》第十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日1.恒載（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)件及附屬設(shè)備自重；（2）恒載土壓力（3）浮力（4）混凝土收縮和徐變的影響橋臺(tái)：庫(kù)侖主動(dòng)土壓；橋墩：靜土壓（分析滑動(dòng)穩(wěn)定性時(shí)）?；淄痢r層透水時(shí)考慮。按降低溫度的方法計(jì)算。2.活載（1）列車豎向靜活載“中－活載”（普通鐵路）ZK標(biāo)準(zhǔn)荷載（高速鐵路）中華人民共和國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)荷載第十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日采用“中－活載”計(jì)算橋墩基礎(chǔ)時(shí)的常用加載圖（最不利受力）單孔重載單孔輕載雙孔重載活載雙孔空車活載檢算墩檢算墩檢算墩檢算墩“中－活載”（普通鐵路）ZK標(biāo)準(zhǔn)荷載（高速鐵路）第十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日單孔重載：水平制動(dòng)力最大，支座反力最大。單孔輕載：水平制動(dòng)力最大，而支座反力最小。雙孔重載：墩上豎向合力最大，水平力可能最大。雙孔空車：水平力大，豎向力小。雙孔滿載：水平制動(dòng)力最大，豎向合力接近最大。加載效果（“中－活載”）1）縱向驗(yàn)算時(shí)2）橫向向驗(yàn)算時(shí)雙孔滿載：風(fēng)力、列車搖擺力大，豎向力最大。橋上無(wú)車：風(fēng)力大，豎向力小。第十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日離心力指列車在曲線上產(chǎn)生的傾向曲線外側(cè)的水平力。

（2）離心力集中荷載分布荷載行車速度曲線半徑豎向荷載折減系數(shù)集中荷載分布荷載（3）列車活載產(chǎn)生的土壓力列車荷載折算為土柱后，按庫(kù)侖主動(dòng)土壓力計(jì)算。

單位換算系數(shù)第十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日（4）列車搖擺力列車蛇行運(yùn)動(dòng)、機(jī)車各部分產(chǎn)生的動(dòng)力不對(duì)稱作用等原因使列車在行進(jìn)中發(fā)生左右搖擺，產(chǎn)生作用于軌面的橫向搖擺力。一般取為100kN，作為一個(gè)集中荷載取最不利位置，以水平方向垂直線路中心線作用于鋼軌頂面。2.3.1附加力非經(jīng)常性作用的荷載，一般多是水平方向。附加力制動(dòng)力或牽引力風(fēng)力流水壓力冰壓力溫度變化的作用凍脹力第十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日（1）制動(dòng)力或牽引力列車制動(dòng)或啟動(dòng)時(shí)對(duì)橋梁產(chǎn)生的水平力。1）按列車豎向靜活載的10%（與離心力同時(shí)計(jì)算時(shí)，按7%）計(jì)算。2）計(jì)算橋墩基礎(chǔ)時(shí)作用在軌頂以上2m，墩臺(tái)時(shí)支座中心，計(jì)算臺(tái)頂活載時(shí)移到軌底。3）對(duì)簡(jiǎn)支梁橋，傳至墩臺(tái)上的力通過(guò)固定支座為全孔的100%，滑動(dòng)支座為50%，滾動(dòng)支座為25%。（2）風(fēng)荷載風(fēng)荷載強(qiáng)度基本風(fēng)壓計(jì)算風(fēng)速體形系數(shù)高度變化系數(shù)地形、地理?xiàng)l件系數(shù)橋上有車時(shí)取0.8W。2007年2月28日2時(shí)05分，烏魯木齊開往阿克蘇的5807次旅客列車因大風(fēng)（13級(jí)）脫軌，造成3名旅客死亡，34名旅客受傷。

第十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日（3）流水壓力流水壓力橋墩形狀系數(shù)橋墩阻水面積計(jì)算流速2.3.3特殊荷載出現(xiàn)幾率極小的荷載。船只（排筏）撞擊力汽車撞擊力施工臨時(shí)荷載地震力列車脫軌荷載長(zhǎng)鋼軌斷軌力附加力第二十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日武漢長(zhǎng)江大橋自1957年建成以來(lái)，被撞近百次。2011年6月6日，遭萬(wàn)噸級(jí)駁船撞擊。第二十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2007年6月15日，“南桂機(jī)035”運(yùn)沙船從佛山高明開往順德途中偏離主航道，觸碰九江大橋非通航的橋墩，造成九江大橋3個(gè)橋墩倒塌，約200m橋面坍塌，“南桂機(jī)035”運(yùn)沙船沉沒，4輛汽車墜入河中，并造成9人失蹤。第二十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2.3.4荷載組合指所有可能以最大值或較大值同時(shí)出現(xiàn)的荷載。主力組合主力+附加力主力+特殊荷載荷載組合最不利荷載組合活載的加載圖式對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)檢算項(xiàng)目的最不利荷載組合起控制性作用。（2）基底偏心距和基底穩(wěn)定性：?jiǎn)慰纵p載（豎向力最小，縱向力矩較大）；（1）基底壓應(yīng)力：?jiǎn)慰字剌d或雙孔重載（縱向力矩或豎向力較大）；（3）基底偏心距和基底壓應(yīng)力（曲線橋）：雙孔重載（支點(diǎn)反力和離心力最大）。第二十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2.4淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算確定基底尺寸淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

地基

結(jié)構(gòu)

承載力沉降穩(wěn)定性持力層軟弱下臥層確定基礎(chǔ)高度滿足剛性角要求

地基承載力驗(yàn)算1.持力層強(qiáng)度檢算要求主力組合：主力+附加力：地基容許承載力主力+特殊荷載：第二十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日基底壓應(yīng)力計(jì)算彎矩基底的截面模量基底面積豎向荷載容許承載力[]的計(jì)算基底以下由地基（基底以下）土確定容許承載力基本承載力寬度修正系數(shù)深度修正系數(shù)基底以上第二十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2.軟弱下臥層強(qiáng)度檢算埋深h（1）無(wú)沖刷時(shí)：自天然地面算起。（軟弱下臥層頂面處的）總的豎向應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力容許承載力（2）有沖刷時(shí)：自一般沖刷線算起。附加應(yīng)力系數(shù)基底壓力h的確定方法z/b（z/d）>1:取基底的平均壓力1:取距max

邊b/4~b/4處的壓力值第二十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2.4.2基底偏心距檢算目的（1）避免基底與地基土層脫離；（2）避免基底壓力兩端應(yīng)力相差過(guò)大，造成兩端沉降相差太大，使墩臺(tái)發(fā)生過(guò)大傾斜。要求核心半徑地基及荷載情況建于非巖石地基上的墩臺(tái)，僅承受恒載作用時(shí)合力的作用點(diǎn)應(yīng)接近基礎(chǔ)底面的重心建于非巖石地基（包括土狀的風(fēng)化巖層）上的墩臺(tái)，當(dāng)承受主力加附加力時(shí)橋墩與土的基本承載力

200kPa的橋臺(tái)1.0土的基本承載力

200kPa的橋臺(tái)0.8墩臺(tái)承受主力加特殊荷載（地震力除外）時(shí)非巖石地基土的基本承載力

200kPa1.2土的基本承載力

200kPa1.0

巖石地基硬質(zhì)巖2.0其他巖石1.5偏心距容許值（《橋規(guī)》，部分）第二十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2.4.3穩(wěn)定性檢算1.傾覆穩(wěn)定性傾覆穩(wěn)定系數(shù)≥1.5≥1.3（臨時(shí)施工）2.滑動(dòng)穩(wěn)定性基底與土層間的摩擦系數(shù)Kc≥1.5Kc≥1.3（臨時(shí)施工）第二十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2.4.4沉降檢算（1）在確定地基容許承載力時(shí)，已考慮到了對(duì)沉降的控制。（2）《鐵路橋規(guī)》采用恒載，《公路橋規(guī)》采用恒載+汽車+人群。1.沉降容許值（鐵路）

靜定結(jié)構(gòu)超靜定

有砟橋面明橋面沉降(mm)沉降差(mm)沉降(mm)沉降差(mm)沉降差橋規(guī)80404020根據(jù)沉降對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加應(yīng)力的影響而定200km/h規(guī)定50202020300~350km/h規(guī)定3015205《鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》《新建時(shí)速200公里客貨共線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》《新建時(shí)速300~500公里客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》墩臺(tái)總沉降量與墩臺(tái)施工完成時(shí)的沉降量之差第二十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2.計(jì)算方法（分層總和法）沉降計(jì)算深度內(nèi)的土層數(shù)基底處的附加壓應(yīng)力經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)第i層土的壓縮量壓縮模量zi范圍內(nèi)的附加應(yīng)力系數(shù)平均值第i層土底到基底的距離第i層土頂?shù)交椎木嚯x（1）計(jì)算公式第三十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日（2）沉降計(jì)算深度的確定（3）沉降修正系數(shù)ms的計(jì)算方法z的壓縮量n層土的總壓縮量地基壓縮模量當(dāng)量值第i層土的平均附加應(yīng)力系數(shù)面積上式實(shí)際是各層土壓縮模量的倒數(shù)對(duì)其應(yīng)力系數(shù)面積的加權(quán)平均值，反映其對(duì)沉降的貢獻(xiàn)。第三十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日3.基底傾斜度（控制墩頂水平位移）基底傾斜度基底到墩頂?shù)母叨葟椥宰冃萎a(chǎn)生的墩頂位移墩定水平位移