基礎(chǔ)工程課件（道路橋梁及交通工程專業(yè)）ppt教程

1、基 礎(chǔ) 工 程,道路橋梁及交通工程專業(yè),目 錄,第一章 緒論第二章 作用與作用效應(yīng)組合第三章 天然地基上的剛性淺基礎(chǔ)第四章 樁基礎(chǔ)第五章 沉井基礎(chǔ),第一章 緒論,學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 解釋地基、基礎(chǔ)的概念及其分類；2. 解釋地基與基礎(chǔ)在整個(gè)建筑物中的作用；3. 明確地基與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)原則和要求。,第一節(jié) 地基與基礎(chǔ)概述,一、地基與基礎(chǔ)的概念二、地基與基礎(chǔ)的分類三、地基與基礎(chǔ)的重要性四、地基與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)原則與要求,一、地基與基

2、礎(chǔ)的概念,地基基礎(chǔ)持力層下臥層上部結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu),二、地基與基礎(chǔ)的分類,（一）地基分類（二）基礎(chǔ)分類,（一）地基分類,天然地基人工地基,（二）基礎(chǔ)分類,1. 按埋置深度分類2. 按基礎(chǔ)的剛度分類3. 按構(gòu)造形式分類4. 按施工方法進(jìn)行分類5. 按基礎(chǔ)的材料分類,1. 按埋置深度分類,淺基礎(chǔ)深基礎(chǔ),2. 按基礎(chǔ)的剛度分類,剛性基礎(chǔ)柔性基礎(chǔ),3. 按構(gòu)造形式分類,實(shí)體式基礎(chǔ)樁柱式基礎(chǔ),a)實(shí)體式基礎(chǔ),b)樁柱式基礎(chǔ)

3、,4. 按施工方法進(jìn)行分類,明挖法沉井沉樁沉管灌注樁就地鉆（挖）孔灌注樁鉆（挖）孔埋置樁,5. 按基礎(chǔ)的材料分類,混凝土基礎(chǔ)鋼筋混凝土基礎(chǔ)鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)石砌基礎(chǔ)三合土及灰土基礎(chǔ),三、地基與基礎(chǔ)的重要性,1. 地基與基礎(chǔ)位于地面以下，為隱蔽工程2. 基礎(chǔ)工程的進(jìn)度經(jīng)?？刂浦麄€(gè)建筑物的施工進(jìn)度3. 基礎(chǔ)工程的造價(jià)，通常在整個(gè)建筑物造價(jià)中占相當(dāng)大的比例,四、地基與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)原則與要求,（一）設(shè)計(jì)原則（二）設(shè)計(jì)要求,（一）

4、設(shè)計(jì)原則,1. 保證所承載建筑物的質(zhì)量2. 保證設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性3. 保證設(shè)計(jì)方案的可行性主要規(guī)范：《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D63-2007）,（二）設(shè)計(jì)要求,1. 地基具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，使基礎(chǔ)底面的壓力小于地基的容許承載力2. 基礎(chǔ)的沉降或相鄰基礎(chǔ)的沉降差在允許范圍內(nèi)，以保證上部結(jié)構(gòu)的正常使用3. 基礎(chǔ)具有足夠的強(qiáng)度，以保證基礎(chǔ)本身堅(jiān)固耐用4. 基礎(chǔ)具有足夠的穩(wěn)定性，以保證基礎(chǔ)不發(fā)生傾覆和滑動(dòng)，并防止

5、地基土從基礎(chǔ)底面被水流沖刷掉5. 防止地基土發(fā)生凍脹,建筑物是一個(gè)整體，地基、基礎(chǔ)、墩臺(tái)和上部結(jié)構(gòu)是共同作用且相互影響的。因此，地基與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)應(yīng)緊密結(jié)合上部結(jié)構(gòu)、墩臺(tái)特性和要求進(jìn)行，全面分析建筑物整體和各組成部分可行性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，把強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性緊密地與現(xiàn)場(chǎng)條件、施工條件結(jié)合起來，全面分析，綜合考慮。,目前，要把這幾部分完全統(tǒng)一起來進(jìn)行設(shè)計(jì)還有困難，現(xiàn)階段采用的常規(guī)設(shè)計(jì)方法是將這幾部分分開，按照靜力平衡的原則，采用不同的假

6、定進(jìn)行分析計(jì)算，同時(shí)考慮地基-基礎(chǔ)-上部結(jié)構(gòu)的相互共同作用。,第二節(jié) 基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)所需資料,（1）建筑物的情況。（2）荷載作用情況。（3）水文資料。（4）工程地質(zhì)資料。（5）施工條件。此外，如工地附近有已建成的橋梁、還應(yīng)調(diào)查掌握現(xiàn)有橋梁結(jié)構(gòu)及使用情況的資料，這對(duì)新建結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)有重要的參考價(jià)值。,,對(duì)選擇基礎(chǔ)的埋深、類型和尺寸并進(jìn)行各項(xiàng)驗(yàn)算必不可少。,,第三節(jié) 基礎(chǔ)工程學(xué)科的發(fā)展概況,基礎(chǔ)工程與其他技術(shù)學(xué)科一樣，是人類在長(zhǎng)期的

7、生產(chǎn)實(shí)踐中不斷發(fā)展起來的，在世界各文明古國數(shù)千年的建筑活動(dòng)中，就有很多關(guān)于基礎(chǔ)工程的工藝技術(shù)成就，但由于當(dāng)時(shí)受社會(huì)生產(chǎn)力和技術(shù)條件的限制，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)發(fā)展很緩慢，僅停留在經(jīng)驗(yàn)積累的感性認(rèn)識(shí)階段。,國外基礎(chǔ)工程發(fā)展概況,國外在18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命以后土壓力理論土的滲透理論19世紀(jì)中葉氣壓沉箱法20世紀(jì)70年代，基礎(chǔ)工程有比較系統(tǒng)、完整的專著問世。1936年召開第一屆國際土力學(xué)與基礎(chǔ)工程會(huì)議后，土力學(xué)與基礎(chǔ)工程作為一門對(duì)立的學(xué)

8、科取得不斷的發(fā)展。20世紀(jì)50年代起，現(xiàn)代科學(xué)新成就的滲入，使基礎(chǔ)工程技術(shù)與理論得到了更進(jìn)一步的發(fā)展與充實(shí)，成為一門較成熟的獨(dú)立的現(xiàn)代工程學(xué)科。,中國基礎(chǔ)工程發(fā)展概況,古代近代現(xiàn)代,基礎(chǔ)工程的發(fā)展方向,新的設(shè)計(jì)計(jì)算理論新的基礎(chǔ)形式新材料新的施工技術(shù)新的地基處理技術(shù)完善和發(fā)展新的監(jiān)測(cè)及檢測(cè)技術(shù)和方法,第四節(jié) 本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容與要求,學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)要求：1. 能夠解釋有關(guān)地基與基礎(chǔ)的概念、類型，描述天然地基淺基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)、

9、沉井基礎(chǔ)的常見施工方法。2. 能夠解釋和描述地基處理的常見方法。3. 能夠按照書中闡述的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，進(jìn)行天然地基淺基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)和沉井基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并能夠正確使用《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D63-2007）、《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）及其他有關(guān)規(guī)范，解決地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中遇到的問題。,思考題,1. 什么是地基和基礎(chǔ)？各起什么作用？2. 地基和基礎(chǔ)的類型有哪些？3. 設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)對(duì)地基和基礎(chǔ)有哪

10、些要求？4. 為什么說基礎(chǔ)工程在整個(gè)建筑物中處于重要地位？,第二章 作用與作用效應(yīng)組合,學(xué)習(xí)目標(biāo)：1. 解釋作用的概念與分類；2. 進(jìn)行汽車荷載和人群荷載的布置和計(jì)算；3. 解釋作用效應(yīng)組合的概念、要求和方法，正確進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算時(shí)的作用效應(yīng)組合；4. 明確基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)的受力形式和驗(yàn)算方向。,第一節(jié) 作用的概念及分類,一、作用的有關(guān)概念二、作用的分類三、可變作用標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算,一、作用的有關(guān)概念,指直接施加在結(jié)構(gòu)上的一組集中力

11、（或分布力），或引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因。,直接作用（亦稱荷載）：如車輛、人群、結(jié)構(gòu)自重等,間接作用：它不是以外力形式施加于結(jié)構(gòu)，它們產(chǎn)生的效應(yīng)與結(jié)構(gòu)本身的特性、結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境有關(guān)，如地震、基礎(chǔ)變位、混凝土收縮徐變、溫度變化等有關(guān)。,作用代表值,,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)不同設(shè)計(jì)目的所采用的各種作用規(guī)定值，稱為作用代表值。,標(biāo)準(zhǔn)值頻遇值準(zhǔn)永久值,,,基本代表值,,一般可在標(biāo)準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上計(jì)入不同的系數(shù)后得到。,,作用效應(yīng)——指結(jié)

12、構(gòu)對(duì)所受作用的反應(yīng)，如由作用產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的軸向力、彎矩、剪力、應(yīng)力、裂縫、變形和位移等。,作用的設(shè)計(jì)值——作用標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)。,二、作用的分類,（一）永久作用（二）可變作用（三）偶然作用,（一）永久作用,永久作用是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其量值不隨時(shí)間而變化，或其變化值與平均值比較可忽略不計(jì)的作用。永久作用包括結(jié)構(gòu)重力、預(yù)加力、土的重力、土側(cè)壓力、混凝土收縮徐變作用、水的浮力、基礎(chǔ)變位作用。永久作用應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代

13、表值。,土的重力標(biāo)準(zhǔn)值可按作用于基礎(chǔ)上的土的體積與土的重力密度計(jì)算確定。結(jié)構(gòu)重力標(biāo)準(zhǔn)值可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)尺寸與材料的重力密度計(jì)算確定。土側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值可按《土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)》及《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）中有關(guān)的規(guī)定采用。,關(guān)于水的浮力的考慮：,水的浮力為水作用于建筑物基礎(chǔ)底面的由下向上的力，其大小等于建筑物排開的水的重量。地表水或地下水通過與土體孔隙中自由水的連通來傳遞水壓力與浮力。水是否能滲入基底是產(chǎn)生水

14、浮力的前提條件，因此，水的浮力與地基土的透水性、地基與基礎(chǔ)的接觸狀態(tài)以及水壓力大?。ㄋ^高低）和漫水時(shí)間等因素有關(guān)。,根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004），水的浮力應(yīng)分別按下列規(guī)定采用：,（1）基礎(chǔ)底面位于透水性地基上的橋梁墩臺(tái)，當(dāng)驗(yàn)算穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)計(jì)水位的浮力；當(dāng)驗(yàn)算地基應(yīng)力時(shí)，可僅考慮低水位的浮力，或不考慮水的浮力。（2）基礎(chǔ)嵌入不透水性地基的橋梁墩臺(tái)，不考慮水的浮力。,（3）作用在樁基礎(chǔ)承臺(tái)底面的浮力，應(yīng)考

15、慮全部底面積。對(duì)樁嵌入不透水地基并灌注混凝土封閉者，不應(yīng)考慮樁的浮力，在計(jì)算承臺(tái)底面浮力時(shí)應(yīng)扣除樁的截面面積。（4）當(dāng)不能確定地基是否透水時(shí)，應(yīng)以透水或不透水兩種情況與其他作用組合，取其最不利者。預(yù)加力、混凝土收縮及徐變作用、基礎(chǔ)變位作用的標(biāo)準(zhǔn)值、可按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004）中的規(guī)定采用。,（二）可變作用,可變作用是指在結(jié)構(gòu)使用期間，其量值隨時(shí)間變化，且其變化值與平均值比較不可忽略的作

16、用?？勺冏饔冒ㄆ嚭奢d、汽車沖擊力、汽車離心力、汽車引起的土側(cè)壓力、人群荷載、汽車制動(dòng)力、風(fēng)荷載、流水壓力、冰壓力、溫度（均勻溫度和梯度溫度）作用?？勺兒奢d應(yīng)根據(jù)不同的極限狀態(tài)分別采用標(biāo)準(zhǔn)值、頻遇值或準(zhǔn)永久值作為其代表值。,承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)及按彈性階段計(jì)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值作為可變作用的代表值。正常使用極限狀態(tài)按短期效應(yīng)（頻率）組合設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用頻遇值作為可變作用的代表值；按長(zhǎng)期效應(yīng)（準(zhǔn)永久）組合設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用準(zhǔn)永久值

17、作為可變作用的代表值?？勺冏饔玫臉?biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）中有關(guān)規(guī)定采用?？勺冏饔妙l遇值為可變作用標(biāo)準(zhǔn)值乘以頻遇值系數(shù) 。可變作用準(zhǔn)永久值為可變作用標(biāo)準(zhǔn)值乘以準(zhǔn)永久系數(shù) 。,,,（三）偶然作用,偶然作用是指在結(jié)構(gòu)使用期間出現(xiàn)的概率很小，一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時(shí)間很短的作用。偶然作用包括地震作用、船只或漂流物的撞擊作用、汽車的撞擊作用。偶然作用采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值。地震作用標(biāo)準(zhǔn)值按現(xiàn)行《

18、公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ004-89）的規(guī)定采用。船只或漂流物的撞擊作用、汽車的撞擊作用標(biāo)準(zhǔn)值，按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）中有關(guān)規(guī)定采用。偶然作用標(biāo)準(zhǔn)值也可根據(jù)調(diào)查、試驗(yàn)資料，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)確定。,三、可變作用標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算,（一）汽車荷載（二）汽車荷載沖擊力（三）汽車荷載制動(dòng)力（四）汽車荷載引起的土側(cè)壓力（五）人群荷載（六）其他可變作用,（一）汽車荷載,公路橋涵設(shè)計(jì)時(shí)，汽車荷載分為公路-I級(jí)和公

19、路-II級(jí)兩個(gè)等級(jí)（見表2-1 ）。汽車荷載有車道荷載和車輛荷載組成。橋梁結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算采用車道荷載；橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺(tái)和擋土墻土壓力等的計(jì)算采用車輛荷載。車輛荷載與車道荷載的作用不得疊加。,二級(jí)公路為干線公路且車輛較多時(shí)，其橋梁的設(shè)計(jì)可采用公路-I級(jí)汽車荷載。四級(jí)公路上重型車輛少時(shí)，其橋涵設(shè)計(jì)所采用的公路-II級(jí)車道荷載的效應(yīng)可乘以0.8的折減系數(shù)，車輛荷載的效應(yīng)可乘以0.7的折減系數(shù)。,1）車道荷載,車道荷載由

20、均布荷載和集中荷載組成。,（2）公路-II級(jí)。車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值 和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值 按公路-I級(jí)車道荷載、集中荷載取值的0.75倍采用。（3）車道荷載的布設(shè)方法。均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號(hào)影響線上；集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只作用于相應(yīng)影響線中一個(gè)最大影響線峰值處。,,,2）車輛荷載,公路-I和公路-II級(jí)汽車荷載采用相同的車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)值。,（二）汽車荷載沖擊力,1）汽車荷載沖擊力標(biāo)準(zhǔn)值2）汽車荷載沖擊力的采

21、用情況,1）汽車荷載沖擊力標(biāo)準(zhǔn)值,2）汽車荷載沖擊力的采用情況,（1）鋼橋、鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋、圬工拱橋等上部構(gòu)造和鋼支座、板式橡膠支座、盆式橡膠支座及鋼筋混凝土柱式墩臺(tái)、應(yīng)計(jì)算汽車的沖擊作用。（2）填料厚度（包括路面厚度）等于或大于0.5m的拱橋、涵洞以及重力式墩臺(tái)不計(jì)汽車荷載沖擊力。（3）支座的沖擊力，按相應(yīng)的橋梁取用。,（三）汽車荷載制動(dòng)力,制動(dòng)力是汽車在橋上制動(dòng)時(shí)為克服其慣性力而在車輪和路面之間發(fā)生的滑動(dòng)摩擦力（摩擦

22、系數(shù)可達(dá)0.5以上）。鑒于在橋上行駛的汽車不可能同時(shí)制動(dòng)，制動(dòng)力并不等于摩擦系數(shù)乘以橋上全部汽車的重力，可采用簡(jiǎn)化辦法進(jìn)行計(jì)算。,一個(gè)設(shè)計(jì)車道上由汽車荷載產(chǎn)生的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值為車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長(zhǎng)度上計(jì)算的總重力的10％，但公路-I級(jí)汽車荷載的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于165kN，公路-II級(jí)汽車荷載的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于90kN。同向行駛雙車道的汽車荷載制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值為一個(gè)設(shè)計(jì)車道制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值的2倍；同向行駛?cè)嚨罏橐粋€(gè)設(shè)計(jì)車道的2.34

23、倍；同向行駛四車道為一個(gè)設(shè)計(jì)車道的2.68倍。,制動(dòng)力的著力點(diǎn)在橋面以上1.2m處，計(jì)算墩臺(tái)時(shí)，可移至支座鉸中心或支座底座面上。計(jì)算鋼構(gòu)橋、拱橋時(shí)，制動(dòng)力的著力點(diǎn)可移至橋面上，但不計(jì)因此而產(chǎn)生的豎向力和力矩。設(shè)有板式橡膠支座的簡(jiǎn)支梁、連續(xù)橋面簡(jiǎn)支梁或連續(xù)梁排架式柔性墩臺(tái)，應(yīng)根據(jù)支座與墩臺(tái)的抗推剛度的剛度集成情況分配和傳遞制動(dòng)力。設(shè)有板式橡膠支座的簡(jiǎn)支梁剛性墩臺(tái)，按單跨兩端的板式橡膠支座的抗推剛度分配制動(dòng)力。,設(shè)有固定支座、活動(dòng)支座

24、（滾動(dòng)或擺動(dòng)支座、聚四氟乙烯板支座）的剛性墩臺(tái)傳遞的制動(dòng)力，按表2-2的規(guī)定采用。,（四）汽車荷載引起的土側(cè)壓力,汽車荷載引起的土測(cè)壓力采用車輛荷載加載。車輛荷載在橋臺(tái)或擋土墻后填土上的破壞棱體上引起的土側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值，可按《土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)》中的內(nèi)容及《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）中有關(guān)規(guī)定計(jì)算。,（五）人群荷載,公路橋涵設(shè)置人行道時(shí)，應(yīng)同時(shí)計(jì)入人群荷載。1）人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值當(dāng)橋梁計(jì)算跨徑小于或等于50m時(shí)，人群

25、荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.0kN/m2；當(dāng)橋梁計(jì)算跨徑等于或大于150m時(shí)，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2.5kN/m2；當(dāng)橋梁計(jì)算跨徑在50～150m之間時(shí)，可由線性內(nèi)插得到人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)跨徑不等的連續(xù)結(jié)構(gòu)，以最大計(jì)算跨徑為準(zhǔn)；城鎮(zhèn)郊區(qū)行人密集地區(qū)的公路橋梁，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值取上述規(guī)定值的1.15倍；專用人行橋梁，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.5kN/m2。,2）人群荷載的布設(shè)方法人群荷載在橫向應(yīng)布置在人行道的凈寬度內(nèi)，在縱向施加于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利荷載效應(yīng)的區(qū)段

26、內(nèi)。,（六）其他可變作用,1）支座摩阻力上部結(jié)構(gòu)因溫度變化引起的伸長(zhǎng)或縮短以及受其他縱向力的作用，活動(dòng)支座將產(chǎn)生一個(gè)方向相反的力，即支座摩阻力。支座摩阻力的大小取決于上部結(jié)構(gòu)自重的大小、支座類型以及材料等因素。活動(dòng)支座所承受的制動(dòng)力、溫度作用、混凝土的收縮作用等縱向力，不容許超過支座與混凝土或其他結(jié)構(gòu)材料之間的摩阻力。,按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）中的規(guī)定，支座摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值可按式（2-1）計(jì)算：

27、 （2-1）式中：W——作用于活動(dòng)支座上由上部結(jié)構(gòu)重力產(chǎn)生的效應(yīng)； ——支座的摩擦系數(shù)，無實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，可按表2-3取用。,,,2）風(fēng)荷載、流水壓力、冰壓力及溫度作用計(jì)算,風(fēng)荷載、流水壓力、冰壓力及溫度作用的計(jì)算方法，詳見《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）中的有關(guān)規(guī)定。,2.2 作用效應(yīng)組合,結(jié)

28、構(gòu)上幾種作用分別產(chǎn)生的效應(yīng)的隨機(jī)疊加稱作用效應(yīng)組合。地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮整個(gè)結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)出現(xiàn)的作用（如：除永久作用外，可能同時(shí)出現(xiàn)汽車荷載、人群荷載等可變作用），按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行作用效應(yīng)組合，并取其最不利效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。最不利作用效應(yīng)組合是指所有可能的作用效應(yīng)中對(duì)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生的總效應(yīng)最不利的一組作用效應(yīng)組合。,一、 承載能力極限狀態(tài)的作用效應(yīng)組合,按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件自身承載力及穩(wěn)定性

29、驗(yàn)算應(yīng)采用作用效應(yīng)基本組合和偶然組合。,（一） 基本組合,當(dāng)進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，上述各項(xiàng)系數(shù)均取1.0。設(shè)計(jì)彎橋時(shí)，當(dāng)離心力與制動(dòng)力同時(shí)參與組合時(shí)，制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值或設(shè)計(jì)按70％取值。,（二） 偶然組合,偶然組合為永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用某種代表值效應(yīng)、一種偶然作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)相組合。偶然作用的效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)取1.0；與偶然作用同時(shí)出現(xiàn)的可變作用，可根據(jù)觀測(cè)資料和工程經(jīng)驗(yàn)取用適當(dāng)?shù)拇碇怠５卣鹱饔脴?biāo)準(zhǔn)值及其表達(dá)式按現(xiàn)行《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》

30、（JTJ 04-89）規(guī)定采用。,二、 正常使用極限狀態(tài)的作用效應(yīng)組合,按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，采用作用短期效應(yīng)組合和作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合。,（一） 作用短期效應(yīng)組合,（二） 作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合,（三） 地基與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)組合要求,（1）地基進(jìn)行豎向承載力驗(yàn)算時(shí)，傳至基底或承臺(tái)底面的作用效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)的短期效應(yīng)組合采用，同時(shí)尚應(yīng)考慮作用效應(yīng)的偶然組合（不包括地震作用）。其作用效應(yīng)組合值應(yīng)小于或等于相應(yīng)的抗力——

31、地基承載力容許值或單樁承載力容許值。①當(dāng)采用作用短期效應(yīng)組合時(shí)，其中可變作用的頻遇值系數(shù)均取1.0，且汽車荷載應(yīng)計(jì)入沖擊系數(shù)。但填料厚度（包括路面厚度）等于或大于0.5m的拱橋、涵洞以及重力式墩臺(tái)可不計(jì)沖擊力。②當(dāng)采用作用效應(yīng)的偶然組合時(shí)，其組合表達(dá)式中的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)、作用分項(xiàng)系數(shù)、頻遇系數(shù)和準(zhǔn)永久系數(shù)均取為1.0。,（2）計(jì)算基礎(chǔ)沉降時(shí)，傳至基礎(chǔ)底面的作用效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合采用。該組合僅為直接施加

32、于結(jié)構(gòu)上的永久作用標(biāo)準(zhǔn)值（不包括混凝土收縮及徐變作用、基礎(chǔ)變位作用）和可變作用準(zhǔn)永久值（僅指汽車荷載和人群荷載）引起的效應(yīng)。,三、進(jìn)行作用效應(yīng)組合應(yīng)注意的問題,在進(jìn)行作用效應(yīng)組合時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況將可能同時(shí)出現(xiàn)的作用進(jìn)行組合，并按以下情況考慮：（1）只有在結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)出現(xiàn)的作用，才進(jìn)行其效應(yīng)的組合。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要不同受力方向的驗(yàn)算時(shí)，則應(yīng)以不同方向的最不利的作用效應(yīng)進(jìn)行組合。（2）當(dāng)可變作用的出現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生有利影響

33、時(shí)，該作用不應(yīng)參與組合。,（3）實(shí)際不可能同時(shí)出現(xiàn)的作用或同時(shí)參與組合概率很小的作用，按表2-5規(guī)定不考慮其作用效應(yīng)的組合。,可變作用不同時(shí)組合表 表2-5,（4）多個(gè)偶然作用不同時(shí)參與組合。（5）施工階段作用效應(yīng)的組合，應(yīng)按設(shè)計(jì)需要及結(jié)構(gòu)所處條件而定，結(jié)構(gòu)上的施工人員和施工機(jī)具設(shè)備均應(yīng)作為臨時(shí)荷載加以考慮。,2.3 基礎(chǔ)的受力形式與驗(yàn)算方向,一、 基礎(chǔ)的受力形式所有

34、荷載均通過基礎(chǔ)傳給地基，具體計(jì)算時(shí)，常把各種作用效應(yīng)組合的合力簡(jiǎn)化到基礎(chǔ)底面形心處，用豎向力N、水平力H和力矩M表示，如圖2-4所示。通常基礎(chǔ)多為矩形底面，形心軸和對(duì)稱軸重合。但要注意，對(duì)U形和T形橋臺(tái)基礎(chǔ)（圖2-5），由于底面只有一個(gè)對(duì)稱軸，所以另一個(gè)方向的形心軸與基礎(chǔ)的中軸不重合，這時(shí)N、M應(yīng)算至形心軸上。,二、 基礎(chǔ)的驗(yàn)算方向,在進(jìn)行具體計(jì)算和驗(yàn)算時(shí)，一般應(yīng)分別考慮縱向和橫向作用效應(yīng)，分別進(jìn)行縱向和橫向驗(yàn)算，不相互疊加。對(duì)橋梁

35、墩臺(tái)基礎(chǔ)來說，縱向是指與行車方向相一致的方向，即橋梁的長(zhǎng)度方向，也稱順橋向；橫向是指與縱向相垂直的方向，即橋梁的寬度方向。對(duì)多數(shù)橋梁基礎(chǔ)來說，往往只進(jìn)行縱向驗(yàn)算控制設(shè)計(jì)。因?yàn)橥ǔ？v向水平力較大，而基礎(chǔ)的縱向尺寸（寬度）又比橫向尺寸（長(zhǎng)度）小，明顯處于不利地位，所以，一般可不進(jìn)行橫向驗(yàn)算。但當(dāng)橫向有較大水平力（風(fēng)力、船只撞擊力、流水壓力、冰壓力）時(shí)，就必須同時(shí)進(jìn)行橫向驗(yàn)算。,思考題,1. 什么是作用？橋梁基礎(chǔ)上的作用有哪幾種？2. 什

36、么是作用效應(yīng)組合？地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)驗(yàn)算時(shí)應(yīng)考慮哪些組合？3. 在進(jìn)行作用效應(yīng)驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)注意哪些問題？4. 什么是車道荷載？設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)如何布置？5. 基礎(chǔ)一般以什么樣的受力形式進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算？6. 基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)驗(yàn)算方向如何考慮？,第3章 天然地基上的剛性淺基礎(chǔ),學(xué)習(xí)目標(biāo),1. 解釋剛性基礎(chǔ)的概念、常見形式和構(gòu)造要求；2. 明確剛性基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容；3. 解釋基礎(chǔ)埋置深度的確定方法；4. 進(jìn)行剛性基礎(chǔ)尺寸的擬定和各項(xiàng)驗(yàn)算；5.

37、 描述淺基礎(chǔ)的施工方法。,天然地基上的剛性淺基礎(chǔ)，由于埋入地層深度較淺，其施工方法簡(jiǎn)單（一般采用明挖法施工），在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)可以忽略基礎(chǔ)側(cè)面土體對(duì)基礎(chǔ)的影響，設(shè)計(jì)計(jì)算較簡(jiǎn)單，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式也較簡(jiǎn)單，另外造價(jià)也較低。所以天然地基上的剛性淺基礎(chǔ)是橋梁基礎(chǔ)中最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)合理的類型。在條件適宜時(shí)，應(yīng)首先選用天然地基上的淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案。雖然淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)內(nèi)容較簡(jiǎn)單，但其設(shè)計(jì)中所考慮的一些基本問題，其他類型基礎(chǔ)也涉及到，因此，掌握淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算原理

38、，將有助于理解和掌握其他類型基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算原理和內(nèi)容。,第一節(jié) 剛性淺基礎(chǔ)的形式與構(gòu)造,一、剛性基礎(chǔ)的受力特點(diǎn)和要求二、剛性基礎(chǔ)的形式與構(gòu)造,一、剛性基礎(chǔ)的受力特點(diǎn)和要求,剛性基礎(chǔ)的受力特點(diǎn)剛性基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)剛性基礎(chǔ)的缺點(diǎn),二、剛性基礎(chǔ)的形式與構(gòu)造,（一）剛性基礎(chǔ)的形式（二）剛性基礎(chǔ)的構(gòu)造（三）砌筑材料,（一）剛性基礎(chǔ)的形式,（二）剛性基礎(chǔ)的構(gòu)造,平面形狀襟邊襟邊的作用厚度及剖面,（三）砌筑材料,1. 混凝土

39、 強(qiáng)度不低于C20 片石混凝土（摻入不多于砌體體積20％的片石）2. 石材 料石 塊石 片石3. 砌筑材料的最低強(qiáng)度要求 具體要求見表3-1,第二節(jié) 剛性淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算,一、設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容與步驟二、基礎(chǔ)埋置深度的確定三、基礎(chǔ)形狀和尺寸的擬定四、地基強(qiáng)度驗(yàn)算五、基底合力偏心距驗(yàn)算六、基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗(yàn)算七、基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算,一、設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容與步驟,基礎(chǔ)設(shè)計(jì)主要

40、包括：對(duì)地基作出評(píng)價(jià)，結(jié)合建筑物和其他具體條件初步擬定基礎(chǔ)的材料、埋置深度、類型尺寸、然后通過驗(yàn)算，證實(shí)各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求是否能得到滿足，最后定案。淺基礎(chǔ)有剛性基礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ)之分。剛性基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，只需圬工材料，不需要鋼材，橋梁工程中用得較多。柔性基礎(chǔ)要用鋼筋混凝土，橋梁中用得較少。這兩類基礎(chǔ)在底面尺寸相同時(shí)，對(duì)地基的要求和驗(yàn)算內(nèi)容均相同，但是它們的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的設(shè)計(jì)計(jì)算方法不同，應(yīng)分別按《公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D61-2005）

41、和《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004）的規(guī)定進(jìn)行。本章主要介紹剛性淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。,剛性淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算的一般步驟和內(nèi)容,（1）初步選定基礎(chǔ)的埋置深度。（2）選定基礎(chǔ)的材料（采用石砌還是混凝土澆筑），初步擬定基礎(chǔ)的形狀和尺寸。（3）驗(yàn)算地基強(qiáng)度（持力層和軟弱下臥層）。（4）驗(yàn)算基底的合力偏心距。（5）驗(yàn)算基礎(chǔ)抗滑和抗傾覆穩(wěn)定性。（6）必要時(shí)驗(yàn)算基礎(chǔ)的沉降。驗(yàn)算中如發(fā)現(xiàn)某項(xiàng)設(shè)計(jì)不滿足要

42、求，或雖然滿足，但尺寸或埋深顯得過大而不經(jīng)濟(jì)，則需適當(dāng)修改尺寸或埋置深度，重復(fù)各項(xiàng)驗(yàn)算，直到各項(xiàng)要求全部滿足，使基礎(chǔ)尺寸較為合理為止。,二、基礎(chǔ)埋置深度的確定,確定基礎(chǔ)埋置深度是地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中首先要解決的問題。由于不同土層的承載力存在很大差別，因此，基礎(chǔ)的埋置深度將直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)物的牢固、穩(wěn)定和正常使用問題。埋置深度的大小還影響到采用什么樣的基礎(chǔ)類型及相應(yīng)的施工方法，也關(guān)系到工程的造價(jià)。,在確定基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)考慮的原則,①把基礎(chǔ)設(shè)置

43、在變形小，而強(qiáng)度又比較大的持力層上，以保證地基強(qiáng)度滿足要求，而且不致產(chǎn)生過大的沉降或沉降差；②使基礎(chǔ)有足夠的埋置深度，以保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，確?；A(chǔ)的安全。,基礎(chǔ)埋置深度的確定，必須綜合考慮以下因素,地基的地質(zhì)地形河流的沖刷深度當(dāng)?shù)氐膬鼋Y(jié)深度上部結(jié)構(gòu)形式保證基礎(chǔ)穩(wěn)定所需的最小埋深施工技術(shù)條件造價(jià)對(duì)于某一具體工程來說，往往是其中幾個(gè)因素起決定作用，所以，在設(shè)計(jì)時(shí)必須從實(shí)際出發(fā)，以各種原始資料為依據(jù)，統(tǒng)一考慮結(jié)構(gòu)物對(duì)地基基

44、礎(chǔ)的各項(xiàng)技術(shù)要求，抓住主要因素進(jìn)行分析研究，確定合理的埋置深度。,（一）地基的地質(zhì)條件,地質(zhì)條件是確定基礎(chǔ)埋置深度的最基本因素。覆蓋土層較?。òL(fēng)化巖層）的巖石地基，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。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。如巖層表面傾斜甚至斷裂。在陡峭山坡上修建橋臺(tái)時(shí)，還應(yīng)注意巖層的穩(wěn)定性。當(dāng)基礎(chǔ)埋置在非巖石地基上，如受

45、壓層范圍內(nèi)為均質(zhì)土，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）。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較復(fù)雜，如地層為多層土組成等，或選定大中型橋梁及其他建筑物基礎(chǔ)持力層時(shí)，基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)通過較詳細(xì)計(jì)算或比較后確定。,（二）河流的沖刷深度,在有水流的河床上修建基礎(chǔ)時(shí)，要考慮洪水對(duì)基礎(chǔ)下地基土的沖刷作用。特別是在山區(qū)和丘陵地區(qū)的河流，更應(yīng)考慮季節(jié)性洪水的沖刷作用。洪水水流越急，流量越大，洪水

46、的沖刷越大，整個(gè)河床面被洪水沖刷后要下降，這叫一般沖刷，被沖下去的深度叫一般沖刷深度。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)深坑，這叫局部沖刷。,在有沖刷的河流中，為了防止橋墩、臺(tái)基礎(chǔ)四周和基底下土層被流水掏空沖走以致倒塌，基礎(chǔ)必須埋置在設(shè)計(jì)洪水的最大沖刷線以下一定的深度，以保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。,《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D63-2007）規(guī)定如下：（1）涵洞基礎(chǔ)，基底應(yīng)埋置在局部沖刷線以下不小于1m。如河床上有

47、鋪砌層時(shí)，基底宜設(shè)置在鋪砌層頂面以下不小于1m。（2）非巖石河床橋梁墩臺(tái)基底埋深安全值可按表3-2確定。,（3）位于河槽的橋臺(tái)，當(dāng)其最大沖刷深度小于橋墩總沖刷深度時(shí)，橋臺(tái)基底的埋深應(yīng)與橋墩基底相同。當(dāng)橋臺(tái)位于河灘時(shí)，對(duì)河槽擺動(dòng)不穩(wěn)定河流，橋臺(tái)基底高程應(yīng)與橋墩基底高程相同；在穩(wěn)定河流上，橋臺(tái)基底高程可按照橋臺(tái)沖刷結(jié)果確定。修筑在覆蓋土層較薄的巖石地基上，河床沖刷又較嚴(yán)重的大橋橋墩基礎(chǔ)，應(yīng)置于新鮮巖面或弱風(fēng)化層中并有足夠埋深，以保證其穩(wěn)

48、定性。也可用其他錨固措施，使基礎(chǔ)與巖層能聯(lián)成整體，以保證整個(gè)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。如風(fēng)化層較厚，在滿足沖刷深度要求下，一般橋梁的基礎(chǔ)可設(shè)置在風(fēng)化層內(nèi)，此時(shí)，地基各項(xiàng)條件均按非巖石考慮。,（三）當(dāng)?shù)氐膬鼋Y(jié)深度,在寒冷地區(qū)，應(yīng)該考慮由于季節(jié)性的冰凍和融化對(duì)地基土引起的凍脹影響。產(chǎn)生凍脹的原因是由于冬季氣溫下降，當(dāng)?shù)孛嫦乱欢ㄉ疃葍?nèi)土中的溫度達(dá)到冰凍溫度時(shí)，土中孔隙水分開始凍結(jié)，體積增大，使土體產(chǎn)生一定的隆脹。對(duì)于凍脹性土，如土溫在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持在凍

49、結(jié)溫度以下，水分能從未凍結(jié)土層不斷地向凍結(jié)區(qū)遷移，引起地基的凍脹和隆起，這些都可能使基礎(chǔ)遭受損壞。,為了保證結(jié)構(gòu)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，基礎(chǔ)底面應(yīng)埋置在天然最大凍結(jié)線以下一定深度。我國《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D63-2007）規(guī)定，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為超靜定結(jié)構(gòu)時(shí)，基底應(yīng)埋置在凍結(jié)線以下不小于0.25m處；對(duì)靜定結(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)算后也

50、可將基底置于最大凍結(jié)線以上。凍土分類和基礎(chǔ)埋深的具體計(jì)算方法可參照《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D63-2007）。我國幅員遼闊，地理氣候情況差異很大，各地凍結(jié)深度應(yīng)按實(shí)測(cè)資料確定。無資料時(shí)，可參照《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D63-2007）附錄H中的標(biāo)準(zhǔn)凍深線圖結(jié)合實(shí)地調(diào)查確定。,（四）上部結(jié)構(gòu)型式,上部結(jié)構(gòu)的型式不同，對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)生的位移 要求也不同。對(duì)中、小跨度簡(jiǎn)支梁來說， 這項(xiàng)因素對(duì)確定基礎(chǔ)的埋

51、深影響不大。但 對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)即使基礎(chǔ)發(fā)生較小的不均勻 沉降也會(huì)使內(nèi)力產(chǎn)生一定變化。,（五）當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件,當(dāng)墩臺(tái)、擋土墻等結(jié)構(gòu)位于較陡的土坡 上，在確定基礎(chǔ)埋深時(shí)，還應(yīng)考慮土坡連 同結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)一起滑動(dòng)的穩(wěn)定性。若基礎(chǔ)位于較陡的巖體上，可將基礎(chǔ)做成 臺(tái)階形，但要注意巖體的穩(wěn)定性。,（六）保證持力層穩(wěn)定所需的最小埋深,考慮到地表一定深度 內(nèi)，由于氣溫變化、雨 水侵蝕、動(dòng)植物生長(zhǎng)及 人為活動(dòng)的

52、影響，基礎(chǔ) 埋深應(yīng)在天然地面或無 沖刷河流的河底以下不 小于1m。此外，還應(yīng)考慮相鄰 結(jié)構(gòu)物的影響。,相鄰結(jié)構(gòu)物的影響,【例3-1】某大橋，建于常年有流水的河中，其河流的地質(zhì)、水文資料如圖3-5所示，試根據(jù)資料確定基礎(chǔ)的埋置深度。,解：根據(jù)已知水位地質(zhì)資料，由于基礎(chǔ)建在常年有流水的河中，所以可以不考慮凍結(jié)深度的影響，而主要根據(jù)最大沖刷深度來確定基礎(chǔ)的埋置深度。土層I、III、IV均可作為持力層，具體可選擇如下三

53、種方案：,方案一,將基礎(chǔ)埋置在第I層硬塑亞粘土中?？紤]到經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便的原則，基礎(chǔ)應(yīng)盡量淺埋，做成淺基礎(chǔ)。由表3-2可知，基礎(chǔ)應(yīng)埋于最大沖刷線以下至少1.5～2.0m。確定基礎(chǔ)埋深后，需要進(jìn)行以承載力為主的各項(xiàng)驗(yàn)算，若不滿足要求，則可以考慮將基礎(chǔ)埋置深度加大或埋置在第III或第IV層中。,方案二,將基礎(chǔ)埋置在第III層硬黏土中。此時(shí)基礎(chǔ)位于最大沖刷線以下的最小埋置深度為8m。若采用剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)，施工開挖和防排水工作量較大，需要考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的

54、合理性。還可以考慮采用沉井基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)方案，這樣可以減免基坑開挖和排水工作，具體方案應(yīng)根據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后選定。,方案三,如荷載較大，要求基礎(chǔ)埋置深度更深時(shí)，可以采用樁基礎(chǔ)，將樁端設(shè)置在第IV層密實(shí)粗砂土中。這樣可以避免水下施工。,三、基礎(chǔ)形狀和尺寸的擬定,基礎(chǔ)形狀和尺寸的擬定是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尺寸擬定恰當(dāng)，可以減少重復(fù)設(shè)計(jì)計(jì)算工作。擬定時(shí)一般要考慮上部結(jié)構(gòu)形式、荷載大小、初定的基礎(chǔ)埋置深度、地基容許承載力、施工情況及墩臺(tái)底面的

55、形狀和尺寸等因素。所擬定的基礎(chǔ)尺寸，應(yīng)是在可能的最不利荷載組合條件下，能保證基礎(chǔ)本身有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并能使地基與基礎(chǔ)的承載力和穩(wěn)定性均滿足規(guī)定要求，并且是經(jīng)濟(jì)合理的。,基礎(chǔ)尺寸包括：（一）基礎(chǔ)厚度（二）立面尺寸（三）平面尺寸,（一）基礎(chǔ)厚度,首先按基礎(chǔ)埋深的要求確定基底高程。然后根據(jù)橋位情況、施工難易程度，考慮美觀、整體協(xié)調(diào)性及安全因素綜合確定基頂高程。基礎(chǔ)厚度即為頂面高程和底面高程之差。在一般情況下，大、中橋墩（臺(tái)）混凝

56、土基礎(chǔ)厚度在1.0～2.0m左右。,（二）立面尺寸,剛性基礎(chǔ)的立面尺寸應(yīng)力求簡(jiǎn)單、節(jié)省材料和便于施工，一般可做成矩形或臺(tái)階形。當(dāng)基礎(chǔ)較薄時(shí)，可做成矩形圖；當(dāng)基礎(chǔ)較厚（超過1.0m以上）時(shí)，可做成臺(tái)階形。立面尺寸包括襟邊寬度、各臺(tái)階寬度和高度。,襟邊寬度應(yīng)視基底面積的要求、基礎(chǔ)厚度及施工方法而定。橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)襟邊最小值為20～30cm。各臺(tái)階盡可能采取相同的寬度與高度，以便于設(shè)計(jì)計(jì)算和施工。各臺(tái)階寬度宜與襟邊相同，各臺(tái)階高度通常

57、為0.5～1.0m。,,自墩（臺(tái)）身底面邊緣處與基底邊緣的連線和垂線的夾角稱為基礎(chǔ)的擴(kuò)散角?；A(chǔ)懸出長(zhǎng)度（包括襟邊與臺(tái)階寬度之和）越大，擴(kuò)散角越大。,根據(jù)剛性基礎(chǔ)的受力要求，基礎(chǔ)懸出總長(zhǎng)度應(yīng)受到一定限制，應(yīng)使懸出部分在基底反力作用下，在a-a截面所產(chǎn)生的彎曲拉力不超過基礎(chǔ)材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，否則將產(chǎn)生開裂破壞。把相應(yīng)于基礎(chǔ)最大懸出長(zhǎng)度時(shí)的擴(kuò)散角α的極限值αmax稱為剛性角。,在擬定尺寸時(shí)，應(yīng)滿足剛性角的要求，同時(shí)使每個(gè)臺(tái)階寬度與厚度保

58、持在一定比例內(nèi)，使其擴(kuò)散角滿足剛性角要求，這時(shí)認(rèn)為基礎(chǔ)本身強(qiáng)度能夠得到保證，不必對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行彎曲拉應(yīng)力和剪應(yīng)力強(qiáng)度驗(yàn)算，在基礎(chǔ)中可不設(shè)置受力鋼筋。剛性角的數(shù)值與基礎(chǔ)所用的圬工材料強(qiáng)度和基底壓力有關(guān)（具體數(shù)值見教材中的規(guī)定）。,（三）平面尺寸,基礎(chǔ)平面形狀一般應(yīng)根據(jù)墩、臺(tái)身底面的形狀而確定。考慮到施工的方便，基礎(chǔ)平面形狀常采用矩形。其長(zhǎng)度和寬度可根據(jù)墩（臺(tái)）底面的尺寸及襟邊寬度、各臺(tái)階寬度求得。,四、地基強(qiáng)度驗(yàn)算,地基強(qiáng)度驗(yàn)算包括持力層

59、強(qiáng)度驗(yàn)算和軟弱下臥層驗(yàn)算。驗(yàn)算要求基底最大壓應(yīng)力和軟弱下臥層頂面的應(yīng)力不超過地基土的容許承載力，以保證地基具有足夠的強(qiáng)度。（一）地基容許承載力的確定（二）持力層強(qiáng)度驗(yàn)算（三）軟弱下臥層強(qiáng)度驗(yàn)算,（一）地基容許承載力的確定,根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D63-2007）的規(guī)定，地基承載力的驗(yàn)算，應(yīng)以修正后的地基容許承載力值控制，該值是在地基原位測(cè)試或規(guī)范給出的各類巖土承載力基本容許值的基礎(chǔ)上，經(jīng)修正而得。1. 修

60、正后的地基承載力容許值的計(jì)算公式2. 地基承載力容許值的抗力系數(shù),1. 修正后的地基承載力容許值的計(jì)算公式,,2. 地基承載力容許值的抗力系數(shù),（二）持力層強(qiáng)度驗(yàn)算,1.軸心荷載作用2.偏心荷載作用除了滿足上式外，還要求,,,（三）軟弱下臥層強(qiáng)度驗(yàn)算,驗(yàn)算公式沉降計(jì)算問題,,五、基底合力偏心距驗(yàn)算,為什么要進(jìn)行基底合力偏心距驗(yàn)算偏心距容許值的規(guī)定基底合力偏心距的計(jì)算,六、基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗(yàn)算,基礎(chǔ)抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算基礎(chǔ)

61、抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算,,,抗傾覆措施,(1)可將臺(tái)身做成不對(duì)稱的形式(如圖3-13所示后傾形式)，這樣可以增加臺(tái)身自重所產(chǎn)生的抗傾覆力矩，達(dá)到提高抗傾覆的安全度。如采用這種外形，則在砌筑臺(tái)身時(shí)，應(yīng)及時(shí)在臺(tái)后填土并夯實(shí)，以防臺(tái)身向后傾覆和轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)在臺(tái)后一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)填碎石、干砌片石或填石灰土，以增大填料的內(nèi)摩擦角減小土壓力，達(dá)到減小傾覆力矩提高抗傾覆安全度的目的。(3)在臺(tái)背設(shè)置過梁板，減少由汽車荷載引起的土側(cè)壓力。(4)增大基底驗(yàn)算

62、方向?qū)挾?，以增大抗傾覆力矩。,抗滑動(dòng)措施,（1）在基底四周做成如圖3-14a)所示的齒檻，從而提高基礎(chǔ)的抗滑力。（2）如僅受單向水平推力時(shí)，也可將基底設(shè)計(jì)成如圖3-14b)所示的傾斜形，以減小滑動(dòng)力，同時(shí)增加斜面上的壓力。由圖可見滑動(dòng)力隨角的增大而減小，從安全考慮，角不宜大于10°，同時(shí)要保持基底以下土層在施工時(shí)不受擾動(dòng)。（3）在保證滿足地基強(qiáng)度的前提下，增加基礎(chǔ)或墩臺(tái)自重，以提高基底摩擦力。（4）采用換土法，用一層厚3

63、0 ~50cm的砂礫土，置換基底下摩擦系數(shù)較小的土層，以提高基底摩擦力。（5）當(dāng)高填士的橋臺(tái)基礎(chǔ)或土坡上的擋墻地基可能出現(xiàn)滑動(dòng)或在土坡上出現(xiàn)裂縫時(shí)，可以增加基礎(chǔ)的埋置深度或改用樁基礎(chǔ)，提高墩臺(tái)基礎(chǔ)下地基的穩(wěn)定性?；蛘咴谕疗律显O(shè)置地面排水系統(tǒng)，攔截和引走滑坡體以外的地表水，以減少因滲水而引起土坡滑動(dòng)的不穩(wěn)定因素。,七、基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算,（一）進(jìn)行沉降驗(yàn)算的情況（1）地質(zhì)條件復(fù)雜、土質(zhì)不均、承載力較差；（2）相鄰跨徑差別懸殊而需計(jì)算沉

64、降差時(shí)；（3）跨線橋的凈高。（二）沉降驗(yàn)算要求（1）附加縱坡要求；（2）外超靜定結(jié)構(gòu)受力要求。（三）沉降計(jì)算方法（1）分層總和法。（2）長(zhǎng)期效應(yīng)組合。,第三節(jié) 埋置式橋臺(tái)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)設(shè)計(jì)算例,一、設(shè)計(jì)資料二、擬定尺寸三、作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算四、作用效應(yīng)組合情況五、地基承載力驗(yàn)算六、基底合力偏心距驗(yàn)算七、基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗(yàn)算八、沉降驗(yàn)算,一、設(shè)計(jì)資料,（一）構(gòu)造（二）設(shè)計(jì)要求（三）材料（四）水文、地質(zhì)

65、資料,二、擬定尺寸,分層厚度襟邊混凝土強(qiáng)度等級(jí)剛性角擴(kuò)展角,三、作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算,（一）結(jié)構(gòu)重力及基礎(chǔ)上土重計(jì)算（二）土壓力計(jì)算（三）汽車荷載支座反力計(jì)算（四）汽車制動(dòng)力計(jì)算（五）人群荷載支座反力計(jì)算（六）支座摩阻力計(jì)算,（一）結(jié)構(gòu)重力及基礎(chǔ)上土重計(jì)算,體積×重度,（二）土壓力計(jì)算,1. 臺(tái)后填土表面無車輛荷載時(shí)的土壓力2. 臺(tái)后填土表面有車輛荷載時(shí)的土壓力3. 臺(tái)前溜坡填土自重對(duì)臺(tái)前側(cè)面的主動(dòng)土壓力

66、,1. 臺(tái)后填土表面無車輛荷載時(shí)的土壓力,采用庫倫土壓力理論計(jì)算（主動(dòng)土壓力）主動(dòng)土壓力系數(shù)外摩擦角的考慮水平分力、作用點(diǎn)位置及對(duì)基底形心軸的彎矩豎向分力、距基底形心軸的距離及對(duì)基底形心軸的彎矩,2. 臺(tái)后填土表面有車輛荷載時(shí)的土壓力,車輛荷載轉(zhuǎn)換為土層厚度破壞棱體長(zhǎng)度的計(jì)算車輛荷載在破壞棱體內(nèi)的值考慮車輛荷載時(shí)總的土壓力總土壓力的水平分力、作用點(diǎn)位置及對(duì)基底形心軸的彎矩總土壓力的豎向分力、對(duì)基底形心軸的距離及對(duì)基底形

67、心軸的彎矩,3. 臺(tái)前溜坡填土自重對(duì)臺(tái)前側(cè)面的主動(dòng)土壓力,如何考慮臺(tái)前溜坡填土自重對(duì)臺(tái)前側(cè)面的土壓力溜坡的傾角折算的墻背高度土壓力、水平及豎向分力、對(duì)基底形心軸的彎矩（注意符號(hào)）,（三）汽車荷載支座反力計(jì)算,車道荷載的布置車道荷載的取值汽車荷載引起的支座反力支座中心距基底形心軸的距離汽車荷載支座反力對(duì)基底形心的彎矩,（四）汽車制動(dòng)力計(jì)算,規(guī)范對(duì)汽車制動(dòng)力計(jì)算的規(guī)定簡(jiǎn)支梁擺動(dòng)支座傳遞的制動(dòng)力制動(dòng)力對(duì)基底形心軸的彎矩,

68、（五）人群荷載支座反力計(jì)算,人群荷載支座反力計(jì)算對(duì)基底形心軸的彎矩,（六）支座摩阻力計(jì)算,擺動(dòng)支座摩擦系數(shù)作用于支座上上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效應(yīng)支座摩阻力摩阻力對(duì)基底形心軸的彎矩汽車制動(dòng)力與支座摩阻力比較縱、橫向風(fēng)荷載的考慮（不計(jì)）,四、作用效應(yīng)組合情況,1. 橋上無車道荷載和人群荷載，臺(tái)后也無車輛荷載的情況2. 橋上有車道荷載和人群荷載，臺(tái)后無車輛荷載的情況3. 橋上有車道荷載和人群荷載，臺(tái)后有車輛荷載的情況4. 橋上無車道