淺基礎設計與施工技術(shù)詳細解讀199頁（知名大學 PPT）_ppt

1、2013年11月1淺基礎設計與施工技術(shù)2013年11月2主要講授常見的地基基礎的設計理論和計算方法方面的內(nèi)容，包括地基基礎設計原則、淺基礎、樁基礎、沉井基礎及地基處理。通過學習掌握地基基礎設計的基本原理，具有進行一般工程基礎設計規(guī)劃的能力，同時具有從事基礎工程施工管理的能力。 側(cè)重橋梁基礎，但基本原理適用所有基礎。 天然地基上的淺基礎設計第一節(jié) 概述 第二節(jié) 淺基礎的類型與構(gòu)造第三節(jié) 剛性擴大基礎的設計與計算 第四節(jié) 剛性擴大基礎計算算例 天然地基上的淺基礎設計2013年11月32013年11月4第一節(jié) 概述結(jié)構(gòu)荷載基底壓力2013年11月52013年11月6橋梁基礎2013年11月7地基基礎

2、設計基 礎地 基安 全 可 靠經(jīng) 濟 合 理技 術(shù) 先 進便 于 施 工第一節(jié) 概述2013年11月82013年11月9 地基的強度條件：地基有足夠的強度，在荷載作用下，地基土不發(fā)生剪切破壞或失穩(wěn)。 地基的變形條件：不使地基產(chǎn)生過大的沉降或不均勻沉降，保證建筑物正常使用。 基礎結(jié)構(gòu)本身應有足夠的強度和剛度，在地基反力作用下不會產(chǎn)生過大強度破壞，并具有改善沉降與不均勻沉降的能力。 綜上所述：地基種類分 人工地基：經(jīng)過處理而達到設計要求的地基。 天然地基：不需處理而直接利用的地基。 第一節(jié) 概述2013年11月10基礎淺基(造價低、施工方便)剛性擴大基礎深基（埋深大于5米）樁、沉井基礎設計原則對地

3、基: pfa, ss, 或?qū)A: 強度、剛度、耐久性天然地基，人工地基（地基處理）第一節(jié) 概述規(guī)范手冊：公路橋梁地基基礎設計規(guī)范建筑地基基礎設計規(guī)范公路工程抗震設計規(guī)范建筑地基處理設計規(guī)范橋梁墩臺與基礎基礎工程手冊第一節(jié) 概述2013年11月112013年11月121、橋位及上部結(jié)構(gòu)基礎資料2、橋位地基勘察資料及地質(zhì)剖面； 3、地基土質(zhì)調(diào)查試驗報告；4、河流水文資料等；一、 基礎工程設計與施工所需資料設計施工所需資料P215表10-12013年11月13幾個術(shù)語作用 荷載作用代表值 作用標準值 作用頻遇值 作用準永久值設計基準期 作用效應 作用效應設計值作用效應組合 分項系數(shù) 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)

4、 作用效應組合系數(shù)承載能力極限狀態(tài)設計法 正常使用極限狀態(tài)設計法 作用效應基本組合 作用效應偶然組合 作用短期效應組合 作用長期效應組合 二、作用與作用效應組合（一）作用分類 永久作用：經(jīng)常作用的其數(shù)值不隨時間變化或變化微 小的作用 1、結(jié)構(gòu)物的自重；2、土重及土的自重產(chǎn)生的側(cè)壓力；3、水的浮力；4、預應力結(jié)構(gòu)中的預應力；5、超靜定結(jié)構(gòu)中因混凝土的收縮徐變和基礎變位而產(chǎn)生的影響力。 2013年11月14二、作用與作用效應組合（一）作用分類 可變作用：數(shù)值隨時間變化,且變化值與平均值比較不可忽略的作用 1、汽車荷載；2、汽車沖擊力；3、離心力；4、汽車引起的土側(cè)壓力；5、人群荷載；6、平板掛車或

5、履帶車荷載引起的土側(cè)壓力；7、風力；8、汽車制動力；9、流水壓力；10、冰壓力；11、支座摩阻力；12、在超靜定結(jié)構(gòu)中尚須考慮通過基礎溫度變化的影響力。2013年11月15二、作用與作用效應組合（一）作用分類 偶然作用：作用時間短暫，且發(fā)生的機率很小的作用 1、船只或漂浮物的撞擊力；2、施工荷載；3、地震荷載。4、汽車撞擊作用等。 詳見公路橋涵設計通用規(guī)范。2013年11月162013年11月17（二）作用效應組合1、基本組合： 永久作用的設計值效應與可變作用設計值效應相組合 2013年11月182、偶然組合 永久作用標準值效應與可變作用某種代表值效應、一種偶然作用標準值效應相組合。 偶然作用

6、的效應分項系數(shù)取1.0；與偶然作用同時出現(xiàn)的可變作用，可根據(jù)觀測資料和工程經(jīng)驗取用適當?shù)拇碇?。地震作用標準值及其表達式按現(xiàn)行公路工程抗震設計規(guī)范規(guī)定采用。 2013年11月193、短期組合 永久作用標準值效應與可變作用頻遇值效應相組合2013年11月204、長期組合 永久作用標準值效應與可變作用準永久值效應相組合 2013年11月21二、作用與作用效應組合偶然作用 詳見公路橋涵設計通用規(guī)范?？勺冏饔茫喊床煌臉O限狀態(tài)分別考慮永久作用標準值承載力極限狀態(tài)設計及按彈性階段計算結(jié)構(gòu)強度時標準值正常使用極限狀態(tài)頻遇值準永久值準永久組合標準值作用的代表值按下列規(guī)定取用：對結(jié)構(gòu)自重（包括結(jié)構(gòu)附加重力），

7、可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設計尺寸與材料的重度計算確定。永久作用的標準值三、作用的計算2013年11月22可變作用的標準值 （1）汽車荷載汽車荷載分為公路級和公路級兩個等級。汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成。車道荷載由均布荷載和集中荷載組成，橋梁結(jié)構(gòu)的整體計算采用車道荷載公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D602004） ，其計算圖式如下。公路級車道荷載的均布荷載標準值和集中荷載標準值按公路級車道荷載的0.75倍采用。三、作用的計算2013年11月23公路-級：車道荷載的均布荷載標準值為qk= 10.5 kN/m ;集中荷載Pk標準值按以下規(guī)定選?。簶蚝嬎憧鐝叫∮诨虻扔?m 時, Pk = 180kN橋涵計

8、算跨徑等于或大于50m 時; Pk = 360kN橋涵計算跨徑大于5m 小于 50m 時, Pk值采用直線內(nèi)插求得.2013年11月24（2）汽車荷載沖擊力汽車荷載沖擊力標準值為汽車荷載標準值乘以沖擊系數(shù)。汽車荷載的局部加載及在T梁、箱梁懸臂板上的沖擊系數(shù)采用1.3。三、作用的計算2013年11月252013年11月26（3）汽車荷載離心力當彎道橋的曲線半徑等于或小于250m時，應計算汽車荷載引起的離心力。汽車荷載離心力標準值為車輛荷載標準值乘以離心力系數(shù)。計算多車道橋梁汽車荷載離心力時應乘以橫向折減系數(shù)；離心力的著力點在橋面以上1.2m處（為計算方便也可移至橋面上，不計由此引起的作用效應）。

9、 三、作用的計算三、作用的計算（4）人群荷載當橋梁計算跨徑小于或等于50m時，人群荷載標準值為3.0kN/m2；當橋梁計算跨徑等于或大于150m時，人群荷載標準值為2.5kN/m2 ；當橋梁計算跨徑50m150m時，可線性內(nèi)插得到人群荷載標準值。人群荷載在橫向應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)生最不利荷載效應的區(qū)段內(nèi)。2013年11月27三、作用的計算（5）汽車荷載制動力汽車荷載制動力按同向行駛的汽車荷載（不計沖擊力）計算。一個設計車道上由汽車荷載產(chǎn)生的制動力標準值按車道荷載標準值在加載長度上計算的總重力的10%計算，但公路級汽車荷載的制動力標準值不得小于165kN;和公路級汽車荷

10、載的制動力標準值不得小于90kN。 2013年11月28三、作用的計算2013年11月29同向行駛雙車道的汽車荷載制動力標準值為一個設計車道制動力標準值的2倍，同向行駛?cè)嚨罏橐粋€設計車道制動力標準值的2.34倍; 同向行駛四車道為一個設計車道制動力標準值的2.68倍。制動力的著力點在橋面以上1.2m處。（5）汽車荷載制動力三、作用的計算2013年11月30K-橋墩形狀影響系數(shù)，查規(guī)范（6）作用在橋墩上的流水壓力作用在橋墩上的流水壓力標準值 （7）支座摩阻力支座摩阻力標準值 W作用于活動支座上的結(jié)構(gòu)重力產(chǎn)生的效應；摩擦系數(shù)。三、作用的計算2013年11月31可變作用的其他代表值可變作用頻遇值為

11、可變作用標準值乘以頻遇值系數(shù)?？勺冏饔脺视谰弥禐榭勺冏饔脴藴手党艘詼视谰弥迪禂?shù)。作用的設計值規(guī)定為作用的標準值乘以相應的作用分項系數(shù)。 2013年11月322013年11月33（四）浮力的處理1：透水地基基礎，穩(wěn)定性驗算考慮設計水位的浮力；地基應力計算可考慮低水位或不考慮水的浮力。2：不透水地基（密實粘土、完整基巖）且接觸良好，可不考慮水的浮力。3：不能確定透水不透水時，取不利情況。4：作用在樁基承臺底面浮力，應考慮全部底面積，但嵌巖灌注樁，不應考慮樁的浮力，在計算承臺浮力時應扣除樁截面積。 詳見地基基礎規(guī)范。34三、作用的計算有些荷載不需同時考慮：1.考慮汽車制動力時，不計支座摩阻力，流水壓

12、力、冰壓力， 2.考慮支座摩阻力時不計汽車制動力。 3.考慮冰壓力時，除不計制動力外，還不計流水壓力; 4.考慮流水壓力時，也不計汽車制動力和冰壓力; 5.地震力、船只或漂浮物撞擊力、施工荷載三者不同時考慮。2013年11月2013年11月35（五）最不利組合1：組合起來的作用，產(chǎn)生最大的力學效應，如最大沉降、最大應力、最小安全系數(shù)等，對應的組合即為最不利。2：最不利組合難以判別時需要對可能組合進行計算；而且主要組合和附加組合控制標準不一樣。（六）縱橋向和橫橋向 一般縱橋向控制設計，但大跨橋梁、橫向荷載較大時需進行橫橋向計算。 詳見地基基礎規(guī)范。2013年11月36基礎工程設計計算原則：1：基

13、底壓應力小于地基容許承載力。2：地基基礎變形值小于建筑物容許沉降值。3：地基基礎的整體穩(wěn)定性有足夠保證。4：基礎本身的強度滿足要求。四、基礎工程設計計算步驟與原則第二節(jié) 淺基礎的類型與構(gòu)造淺基礎通常指埋深小于5米的基礎，在所有基礎形式中應用最廣。具有施工簡單、設計計算明確、造價低等特點，一般情況下，在條件允許時優(yōu)先選擇淺基礎形式。由于通常采用明挖法施工，也稱明挖基礎。淺基礎由于埋入地層較淺，設計計算時可以忽略基礎側(cè)面土體對基礎的影響，如不計基礎側(cè)邊與土間的摩阻力等；而深基礎則在設計計算中需考慮側(cè)面土體對基礎的影響，施工方法也稍復雜。2013年11月37淺基礎分類按材料分類按構(gòu)造分類按受力性能分

14、類第二節(jié) 淺基礎的類型與構(gòu)造2013年11月38擴展基礎剛性基礎柔性基礎聯(lián)合基礎條形基礎箱形基礎獨立基礎筏板基礎十字交叉梁基礎殼體基礎按構(gòu)造類型第二節(jié) 淺基礎的類型與構(gòu)造受力條件及構(gòu)造一、淺基礎的類型和適用條件天然地基淺基礎，根據(jù)受力條件及構(gòu)造可分為剛性基礎和柔性基礎兩大類。(一) 剛性基礎2013年11月40當基礎在外力（包括基礎自重）作用下，基底承受著強度為 的反力，基礎的懸出部分即a-a斷面左端，相當于承受著強度為 的均布作用的懸臂梁，在荷載作用下，a-a斷面將產(chǎn)生彎曲拉應力和剪應力。當基礎圬工具有足夠的截面使材料的容許應力大于由地基反力產(chǎn)生的彎曲拉應力和剪應力時，a-a斷面不會出現(xiàn)裂縫

15、，這時，基礎內(nèi)不需配置受力鋼筋，這種基礎稱為剛性基礎。2013年11月41 一、淺基礎的類型和適用條件 適用于地基條件較好的中小橋梁基礎；多層民用建筑和輕型廠房(1) 剛性基礎2013年11月42剛性基礎的特點：穩(wěn)定性好，施工簡便，能承受較大的作用。是橋涵、房屋、公共設施等結(jié)構(gòu)物首先考慮的基礎型式。主要缺點是自重大，并且在持力層為軟弱土時，由于基礎底面積受一定限制，需要對地基進行處理或加固后才能采用，否則會因所受的壓力超過地基強度而影響結(jié)構(gòu)物的正常使用。因此對于作用大、上部結(jié)構(gòu)對差異變形量較為敏感的結(jié)構(gòu)物，當持力層土質(zhì)較差又較厚時，剛性基礎作為淺基礎是不適宜的。2013年11月43剛性基礎的材

16、料都具有較好的抗壓性能，但抗拉、抗剪強度不高。設計時必須保證發(fā)生在基礎內(nèi)的拉應力和剪應力不超過相應材料的強度設計值。2013年11月44設自柱身（或墩、臺身）邊緣處的垂線與基礎邊緣聯(lián)線間的夾角為 ，既能保證基礎安全，又能充分發(fā)揮材料強度的最大夾角max 稱為材料的剛性角。剛性基礎只要滿足剛性角的要求(即 )，就是安全的。材料剛性角的正切值稱為容許寬高比。設計時，基礎的懸出長度與高度之比以及每個臺階的寬度與厚度之比，都要滿足容許寬高比的要求。2013年11月45 在基底反力作用下，基礎懸臂部分產(chǎn)生的拉剪應力不超過基礎材料強度時，墩臺邊緣到基底邊緣連線與垂直線的最大夾角，即為剛性角。滿足剛性角要求

17、及基礎強度滿足要求，相應基礎即為剛性基礎；懸臂長度超出剛性角時，需對基礎進行配筋，相應基礎即為柔性基礎。2013年11月462013年11月47(二) 柔性基礎 理論上的柔性基礎基底反力分布與作用于基礎上的荷載分布一致，工程上的柔性基礎是指鋼筋混凝土基礎。 柔性基礎整體性能較好，抗彎剛度較大。如筏板和聯(lián)合基礎在外力作用下只產(chǎn)生均勻沉降或整體傾斜，這樣對上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加應力比較小，基本上消除了由于地基沉降不均勻引起結(jié)構(gòu)損壞的影響。所以，在土質(zhì)較差的地基上修建高層建筑時，采用這種基礎型式是適宜的。2013年11月48二、淺基礎的構(gòu)造 單獨基礎聯(lián)合基礎條形基礎十字交叉筏板箱形按構(gòu)造分類2013年1

18、1月49二、淺基礎的構(gòu)造1、剛性擴大基礎2013年11月502、單獨和聯(lián)合基礎2013年11月51砼與毛石砼基礎：強度、耐久性和抗凍性均較好，適于荷載大及地下水位以下結(jié)構(gòu)。摻入毛石要求：占體積2030%，尺寸300mm 。摻入毛石 節(jié)約水泥柱下砼基礎墻下砼基礎2.單獨基礎和聯(lián)合基礎2013年11月522013年11月532013年11月54二、淺基礎的構(gòu)造 2013年11月562、條形基礎長度遠大于寬度的基礎條形基礎分為墻下和柱下條形基礎，墻下條形基礎是擋土墻下或涵洞下常用的基礎形式。其橫剖面可以是矩形或?qū)⒁粋?cè)筑成臺階形。 有時為了增強柱下基礎的承載能力，將同一排若干個柱子的基礎聯(lián)合起來，也就

19、成為柱下條形基礎。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，也可以在柱位處加腋的。一般是做成剛性基礎，個別的也可做成柔性基礎。2013年11月573、條形基礎長度遠大于寬度的基礎2013年11月58條形基礎擋土墻下條形基礎 柱下條形基礎2013年11月594、十字交叉梁基礎2013年11月60聯(lián)合基礎柱下十字交叉基礎柱基礎底板梁2013年11月614、片筏基礎2013年11月625、筏板基礎2013年11月63聯(lián)合基礎筏形基礎（板式與梁板式）梁柱底板2013年11月642013年11月652013年11月662013年11月672013年11月686、箱形基礎目前

20、在高層建筑中多采用箱形基礎2013年11月696、箱型基礎2013年11月70聯(lián)合基礎箱形基礎柱頂板底版梁隔板2013年11月717、殼體基礎 適用于水塔、煙囪、料倉和中小型高爐等高聳的構(gòu)筑物的基礎。2013年11月72按材料分類磚基礎片石基礎砼及片石砼基礎鋼筋砼基礎灰土及三合土基礎2013年11月73混凝土:是修筑基礎最常用的材料，它的優(yōu)點是強度高、耐久性好，可澆筑成任意形狀的砌體，混凝土強度等級一般不宜小于C15號。 片石混凝土:對于大體積混凝土基礎，為了節(jié)約水泥用量，可摻入不多于砌體體積25%的片石（稱片石混凝土）但片石的強度等級不應低于MU25號，也不應低于混凝土的強度等級。 粗料石：

21、要求石料外形大致方整，厚度約20cm30cm,寬度和長度分別為厚度的1.01.5倍和2.54.0倍，石料強度等級不應小于MU25號，砌筑時應錯縫，一般采用M5號水泥砂漿。片石：常用于小橋涵基礎，石料厚度不小于15cm，強度不小于MU25號，一般采用M5號或M2.5號砂漿砌筑。 2013年11月74第三節(jié) 剛性擴大基礎的設計與計算設計計算內(nèi)容： 在基礎埋置深度和構(gòu)造尺寸確定后，應先根據(jù)最不利而且有可能的作用效應組合，計算出基底的應力，然后進行基礎的合力偏心距、穩(wěn)定性以及地基的強度（包括持力層、軟弱下臥層的強度）的驗算，需要時還應進行地基變形的驗算。2013年11月752013年11月76 剛性擴

22、大基礎設計計算內(nèi)容及步驟：1.選擇基礎的埋置深度； 2.選擇基礎的材料、類型和平面布置；3.地基承載力驗算；4.基底合力偏心距驗算；5.基礎和地基穩(wěn)定性驗算；6.基礎沉降驗算；7.繪制基礎施工圖，提出施工說明。 一、埋置深度的確定確定基礎的埋置深度時，必須綜合考慮地基的地質(zhì)、地形條件、河流的沖刷程度、當?shù)氐膬鼋Y(jié)深度、上部結(jié)構(gòu)形式，以及保證持力層穩(wěn)定所需的最小埋深和施工技術(shù)條件等因素。2013年11月77 根據(jù)實際情況，選擇良好的土層作為基礎持力層，盡量淺埋，減小基礎尺寸，減少土方開挖，使基礎的造價最低。 埋深對橋梁基礎從地面或最大沖刷線起算；建筑基礎從最小地坪埋深起算。(一) 工程地質(zhì)條件(二

23、) 河流的沖刷深度(三) 當?shù)氐膬鼋Y(jié)深度(四) 上部結(jié)構(gòu)形式(五) 當?shù)氐牡匦螚l件(六) 保證持力層穩(wěn)定所需的最小埋置深度相鄰建筑物的影響、施工條件及經(jīng)濟條件等2013年11月782013年11月79一）、地基的地質(zhì)條件應選好土層作為持力層。1、若表層土好、下層土軟，基礎應盡量淺埋。2、若表層土軟、下層土好，如圖。H軟土好土、基巖H5米，采用深基、或采用人工地基二、河流的沖刷深度2013年11月802013年11月81二）、河流的沖刷深度1、一般沖刷：整個河床下降；局部沖刷：墩臺周圍局部沖刷；二者相加即為最大沖刷深度。2、有沖刷河流基礎必須埋置于最大沖刷線以下不小于1米。3、橋梁越重要、修復越

24、困難則最小埋深越大，見P224表10-2及規(guī)范。2013年11月82三）、凍結(jié)深度東北及西北地區(qū) 高寒地區(qū)，產(chǎn)生凍脹現(xiàn)象。規(guī)范規(guī)定：一般而言要埋置于最深凍結(jié)線以下不小于0.25米，見規(guī)范。四）、上部結(jié)構(gòu)形式 對中小靜定橋梁埋深影響不大；但超靜定橋梁結(jié)構(gòu)，要埋置于較深的堅實地基上。2013年11月83五）、當?shù)氐匦螚l件 斜坡地帶位保證基礎及地基穩(wěn)定，要控制基礎邊緣的埋深及到坡表的距離，見P225表10-3及規(guī)范要求。六）、保證持力層穩(wěn)定所需的最小埋深 應至少位于地表以下1米。 其它相鄰建筑影響、施工條件、經(jīng)濟性、地下水等綜合確定最佳埋深。七）、鄰近建筑物的影響 新建的不宜大于原有的埋深：挖土可能

25、會影響原有基礎的穩(wěn)定；考慮新加荷載對原有建筑的不利作用。 如果新建建筑的埋深大，要考慮與原有建筑的凈距，根據(jù)原有荷載大小、土質(zhì)情況、基礎形式而定。2013年11月842013年11月85施工條件、經(jīng)濟性、地下水等綜合確定最佳埋深。在條件許可的情況下，盡量淺埋。2013年11月862013年11月87二、 剛性擴大基礎尺寸的擬定 基礎厚度：一般1-2米，分層厚度0.5-1米。 平面尺寸：一般為矩形，襟邊最小0.2-0.3米，基礎長寬分別為： l為墩臺截面長度，d墩臺截面寬度，H為基礎高度，a=剛性角。2013年11月88 地基進行豎向承載力驗算時,傳至基底或承臺底面的作用效應應按正常使用極限狀態(tài)

26、的短期效應組合采用,同時尚應考慮作用效應的偶然組合(不包括地震作用)。 當采用短期效應組合時，可變作用的頻遇值系數(shù)均取為1.0，且汽車荷載應計入沖擊系數(shù)。 填料厚度（包括路面厚度）0.5m的拱橋、涵洞，以及重力式墩臺，其地基計算可不計汽車沖擊系數(shù)。 當采用偶然組合時，所有系數(shù)均取為1.0。 在橋梁工程中由于基礎順橋向的寬度比橫橋向的長度要小，而且橫橋向的上部結(jié)構(gòu)通常是對稱的，因此一般用縱橋向控制設計計算。 三、地基承載力驗算 (一）持力層強度驗算單向偏心 單向偏心（重分布）三、 地基承載力驗算2013年11月891.基地應力計算 (一）持力層強度驗算根據(jù)現(xiàn)場試驗確定按地基承載力理論公計算根據(jù)規(guī)

27、范確定三、 地基承載力驗算2013年11月902.地基容許承載力確定當基礎只受軸心作用時：當基礎單向偏心受壓時：除滿足上式要求外，還應滿足：2013年11月913.持力層強度驗算 (一）持力層強度驗算2013年11月92 (一）持力層強度驗算 單向偏心（重分布） 為抗力系數(shù)，可取1.25，但僅受直接作用或承載力容許值小于150kpa時，應取1.0。3.持力層強度驗算2013年11月93三、 地基承載力驗算雙向偏心式中，M、N分別為最不利工況下的偏心矩和豎向力合力，且為同一作用組合求得。驗算原則為基底面最大壓應力小于該處地基容許承載力。2013年11月94三、 地基承載力驗算 (二）軟弱下臥層強

28、度驗算驗算原則為軟弱下臥層頂面處自重應力和附加應力之和小于該處地基容許承載力。注意p如何取植！例:如圖所示，粘土層 亞粘土層 。剛性擴大基礎，底面積 ，作用于基礎底面的荷載為 ，驗算地基承載力是否滿足要求。2013年11月952013年11月96四、 基底合力偏心矩驗算 基礎設計的一個原則在于使基底壓力均勻，減少不均勻沉降及傾斜。 作用效應組合采用基本組合但各系數(shù)均取1，即標準值組合 目的：盡可能使基底應力分布比較均勻。 2013年11月97四、 基底合力偏心矩驗算原則： 對于非巖石地基，以不出現(xiàn)拉應力為原則：對于修建在巖石地基上的基礎，可以允許出現(xiàn)拉應力。外力作用點對基底重心軸的偏心距按下式

29、驗算：2013年11月98四、 基底合力偏心矩驗算 當墩臺僅受永久作用標準值效應組合時，基底合力偏心矩不大于基底核心半徑0.1倍（墩）和0.75倍（臺）； 橋墩橋臺核心半徑2013年11月99四、 基底合力偏心矩驗算 當受作用標準值效應組合或偶然作用標準值效應組合時，僅需e0不超過核心半徑。 當外力合力作用點不在任何一個對稱軸上時，可以下式直接求解。注意：合力和最小應力應在同一種作用組合下求得。（1）非巖石地基（2） 巖石地基2013年11月1002013年11月101五、 基礎和地基穩(wěn)定性驗算 地基基礎穩(wěn)定性驗算包括基礎抗滑穩(wěn)定性驗算和抗傾穩(wěn)定性驗算兩方面。 (一）基礎傾覆穩(wěn)定性驗算 傾覆穩(wěn)

30、定同合力偏心距直接相關(guān)，可以通過控制偏心距來保證基礎不傾覆。 式中y為基底截面重心至基底壓力最大一邊邊緣的距離?？箖A覆穩(wěn)定性系數(shù)2013年11月1022013年11月103五、 基礎和地基穩(wěn)定性驗算 (二）基礎抗滑穩(wěn)定性驗算基底摩擦系數(shù)見P230表10-4或規(guī)范?？够€(wěn)定性系數(shù) 和 分別為兩個相對主向的各自水平力總和，絕對值較大者為滑動水平力，另一為抗滑穩(wěn)定力； 為抗滑動穩(wěn)定力。 2013年11月104作用組合驗算項目穩(wěn)定性系數(shù)使用階段永久作用(不計混凝土收縮及徐變、浮力)和汽車、人群的標準值效應組合抗傾覆抗滑動1.51.3各種作用(不包括地震作用)的標準值效應組合抗傾覆抗滑動1.31.2施工

31、階段作用的標準值效應組合抗傾覆抗滑動1.22013年11月105五、 基礎和地基穩(wěn)定性驗算 (三）地基穩(wěn)定性驗算 地基穩(wěn)定性驗算同土坡穩(wěn)定驗算，特別在基底有軟弱下臥層時應引起重視。地基穩(wěn)定性驗算：位于軟土地基上較高的橋臺須驗算橋臺沿滑裂曲面滑動的穩(wěn)定性。2013年11月106五、 基礎和地基穩(wěn)定性驗算 (四）驗算不滿足時的處理措施 采取構(gòu)造措施，以免重復計算。2013年11月107六、 基礎沉降驗算 沉降驗算包括沉降量、沉降差及傾斜等。通常地基承載力滿足時隱含沉降滿足，但以下情況必須驗算沉降： 1.地質(zhì)復雜、不均、軟弱地基及濕陷性黃土地基 2.非巖石地基上的超靜定結(jié)構(gòu)橋梁 3.相鄰基礎地基差別

32、大、或兩側(cè)跨度差別大，必須考慮沉降差。 4.跨線、通航必須保證凈空時。 2013年11月108墩臺的沉降，應符合下列規(guī)定： 1 .相鄰墩臺間不均勻沉降差值（不包括施工中的沉降），不應使橋面形成大于0.2%的附加縱坡（折角）。 2 .外超靜定結(jié)構(gòu)橋梁墩臺間不均勻沉降差值，還應滿足結(jié)構(gòu)的受力要求。 墩臺基礎的最終沉降采用應力面積法計算。 作用效應按照正常使用極限狀態(tài)下作用長期效應組合采用。 該組合僅為直接施加于結(jié)構(gòu)上的永久作用標準值（不包括混凝土收縮及徐變作用、基礎變位作用）和可變作用準永久值（僅指汽車荷載和人群荷載）引起的效應。例： 荷載如圖所示，a=6m, b=4m ，驗算基礎尺寸。例:地質(zhì)情

33、況如圖所示，試確定基礎尺寸例:橋臺斷面埋深2m，設計橋臺剛性基礎。例: 一旱橋橋臺，尺寸如圖，基底面積5*8m2，作用荷載（恒載）N=800KN，G=2100KN，Q=750KN，地質(zhì)資料如圖，試對其進行地基強度驗算及基礎偏心距、穩(wěn)定性驗算， 硬塑粘土：軟塑粘土：第四節(jié)、剛性擴大基礎計算算例2013年11月114一、設計資料上部構(gòu)造：25m裝配式預應力鋼筋砼T形梁，大梁全長24.96m，計算跨徑24.4m。行車道9m，人行道 。上部構(gòu)造（梁與橋面鋪裝）恒重所產(chǎn)生的支座反力：1500kN;支座：活動支座采用擺動支座，摩擦系數(shù)0.05；設計荷載：公路-級，人群荷載3.0kN/m2;橋墩形式：采用雙

34、柱式加懸挑蓋梁墩帽（如圖10-14）;5、設計基準風壓：0.6 kN/m2;6、其他：本橋跨越的河為季節(jié)性河流，不通航，不考慮漂浮物；地基土質(zhì)：第四節(jié)、剛性擴大基礎計算算例2013年11月115第一層：粉質(zhì)粘土，第二層：中密中砂，第三層：粉質(zhì)粘土，。，第四節(jié)、剛性擴大基礎計算算例2013年11月116二、確定基礎埋置深度故選用第二層土（中密中砂）作為持力層，初步擬定基礎底面在最大沖刷線以下1.8 m處，標高為142.2m，基礎埋深2.8m。從地質(zhì)條件看，表層土在最大沖刷線以下只有0.5m，而且是軟塑狀粉質(zhì)粘土，地基容許承載力三、基礎的尺寸擬定，基礎的剛性角驗算為： ，滿足剛性擴大基礎的剛性角要

35、求。 為 基礎厚度： 基礎頂面高程為143.8m，墩柱高150-143.8=6.2m?；A分兩層，每層厚度0.8m，襟邊取0.60m，基礎用C15，剛性角即基礎的剖面尺寸四、作用效應計算 （一）永久作用標準值計算 1橋墩自重：2基礎自重： 3上覆土重：4浮力 低水位浮力：設計洪水位浮力： 1汽車和人群支座反力 對于汽車荷載與人群荷載，支座反力按以下兩種情況考慮：（1）單孔里有汽車和人群（雙行）； （2）雙孔里均有汽車和人群（即滿布）。 （1）單孔里有汽車和人群（單孔雙行，未考慮汽車沖擊力）（二）可變作用標準值計算單孔汽車荷載對于橋墩基礎的設計，汽車荷載采用車道荷載，車道荷載包括均布荷載和集中荷

36、載兩部分組成。，集中荷載與計算跨徑有關(guān)，計算跨徑小于或等于5m時，= 180kN；橋涵計算跨徑等于或大于50m 時，=360kN，橋涵計算跨徑大于5m小于50m 時值采用直線內(nèi)插求得。本算例中，=257.6kN。對于公路-級汽車荷載， 人群支座反力為和 （2）雙孔里有汽車和人群（雙孔雙行即滿布，考慮汽車沖擊力，沖擊力系數(shù)） 2汽車制動力：作用于擺動支座上的制動力為：橋墩承受的制動力為固定支座與活動支座上的制動力之和，但公路-級取值不得小于165kN。綜合以上可得汽車制動力為：一個車道上由汽車荷載產(chǎn)生的制動力按加載長度上計算的總荷載的10%， 作用于固定支座上的制動力為：3支座摩阻力： 因為汽車

37、制動力和支座摩阻力不能同時組合，汽車制動力大于支座摩阻力，所以荷載效應組合時，只組合汽車制動力4風力 因為本橋是雙向雙車道的直線橋，主要由順橋向控制設計，在計算風力時，計算順橋向風荷載。橋墩上的順橋向風荷載可按橫橋向上風壓的70%乘以橋墩迎風面積計算。五、作用效應組合1.作用效應基本組合 按承載能力極限狀態(tài)時，結(jié)構(gòu)構(gòu)件自身承載力和穩(wěn)定性應采用作用效應基本組合和偶然組合；此算例不作地基沉降驗算，暫不進行長期效應組合計算。 用于穩(wěn)定性驗算的基本組合，根據(jù)“公橋基規(guī)”（JTG D63-2007）要求結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)、各效應的分項系數(shù)及效應組合系數(shù)均取1，并且考慮高水位浮力、汽車不計入沖擊力。即得等效力

38、系：單孔汽車和人群作用 2. 作用短期效應組合 根據(jù)“公橋基規(guī)”（JTG D63-2007）1.0.8條，進行地基豎向承載力驗算時，傳至基底的作用效應應按正常使用極限狀態(tài)的短期效應組合采用，其中可變作用的頻遇值系數(shù)均取1，且汽車荷載應計入沖擊力、僅考慮低水位浮力，即得短期效應組合的等效力系：雙孔汽車和人群作用 六、地基承載力驗算進行地基承載力驗算時，采用作用短期效應組合（一）持力層強度驗算1基底應力計算 2地基容許承載力確定3持力層強度驗算持力層強度驗算時，規(guī)范要求且（作用短期效應組合取1.25），持力層承載力滿足要求。 （二）軟弱下臥層強度驗算1計算軟弱下臥層頂部應力式中取距最大應力邊為處的

39、壓應力值。2計算軟弱下臥層頂部的容許承載力3軟弱下臥層強度驗算 軟弱下臥層強度驗算時，要求軟弱下臥層強度滿足要求。 七、基底合力偏心距驗算不超過核心半徑即可。偏心距滿足要求。 當基礎上承受著作用效應基本組合時，在非巖石地基上只要偏心距基底合力偏心距 八、基礎穩(wěn)定性驗算 基礎抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)： 基礎抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。對于基礎穩(wěn)定性驗算時，采用作用效應的標準值組合。 1基礎抗傾覆穩(wěn)定性驗算 2基礎滑動穩(wěn)定驗算 基礎滑動穩(wěn)定性滿足要求。圖10-18 基礎構(gòu)造圖淺基礎施工目錄旱地淺基礎施工 1 施工前的準備 2 基礎定位放樣 3 基坑的開挖 4基坑的圍護 5 基坑排水 6 基坑的檢驗與處理 7 基礎

40、的澆筑及基坑的回填水中淺基礎施工 1 圍堰的基本要求 2 常見的幾種圍堰類型一、施工前的準備1、現(xiàn)場、資料準備： (1)熟悉施工圖，了解施工現(xiàn)場情況，做好施工組織設計。(2)做好施工現(xiàn)場的三通一平工作（臨時供水、供電、道路要通、施工場地要平整），按圖紙放線、驗線、開槽等。旱地淺基礎施工2、機具準備3、材料準備 （1）按工程進度要求分批、分段準備，要做好材料的質(zhì)量檢驗，保證工程的連續(xù)施工。 （2）在基礎施工前對磚基礎還應提前用水澆磚，以保證工程質(zhì)量。二、基礎定位放線 定位 在建筑場地上，標定出建筑的位置。將建筑的軸線、基礎邊線和基坑邊線在建筑場地上標定出來。 放線 放線是根據(jù)定位確定的軸線位置，

41、用石灰劃出基坑（槽）開挖的邊線。 三、基坑的開挖可用人工開挖和機械開挖注意：使用機械開挖的時候，在離基底設計標高20-40cm的最后一層土要用人工來挖除，以保證地基結(jié)構(gòu)不受破壞人工開挖 機器開挖旋挖鉆機和挖掘機同步施工開挖原則開槽支撐先撐后挖分層開挖注： （1）當土質(zhì)為天然濕度，構(gòu)造均勻，水文地質(zhì)條件良好且無地下水時，開挖基坑基槽可不必放坡，采取直立坡開挖不加支護，但挖方深度有一定的規(guī)定。 （2）如超過規(guī)定深度時，應考慮放坡或支撐。 （3）當挖土深度在5m以內(nèi)，邊坡最陡坡度符合相關(guān)規(guī)定時可以不加支撐。開挖工藝順序測量定位、抄平放線切線分層開挖排水、降水留足預留土層修坡、整平2、開挖施工要點：根

42、據(jù)地下水位，進度要求合理的選擇施工機械兩個相鄰基坑（槽）施工時應先深后淺，自上而下水平分段分層進行。每3m左右修一次坡至設計標高時再統(tǒng)一進行一次修破清底，檢查坑底寬度和標高盡量防止對地基土的擾動放坡開挖邊仰坡開挖土地整平開挖3、開挖方式 1、當場地條件允許并經(jīng)驗算能保證邊坡穩(wěn)定時，可采用放坡開挖。 2、采用放坡開挖的基坑開挖深度不宜超過7m。 3、基坑開挖深度超過4.0m時，應采用多級放坡的開挖形式。 4、放坡開挖的基坑邊坡坡度應根據(jù)土層性質(zhì)、開挖深度確定。 5、各級邊坡坡度不宜大于1:1.5。 6、淤泥質(zhì)土層中不宜大于1:2.0。 放坡開挖注意事項階梯形折線形直線形（1)邊坡類型（2）邊坡的

43、規(guī)定邊坡的規(guī)定 砂土和碎石類土 1.0m 粉土及粉質(zhì)黏土 1.25m 黏土和碎石類土1.5m 堅硬的黏土2.0m注:符合坡度系數(shù) m=B/H （3）邊坡加固 （1）土質(zhì)不良時，臨 時性支撐； （2）寬度較大的基坑，局部地段 無法放坡或受尺 寸限制時，在 下部坡腳加固。支護開挖 a、中心島式開挖 b、盆式開挖中心島式開挖盆式開挖4、注意事項使用機械開挖的時候，在離基底設計標高20-40cm的最后一層土要用人工來挖除，以保證地基結(jié)構(gòu)不受破壞。機械開挖不到的地方，用小量的人工配合開挖。做好排水降水工作，在基坑（槽）四周或兩側(cè)做好臨時排水溝和集水井。坑邊堆土要及時清除，防止坍塌，堆土高度不超過1.5m

44、。注意相鄰建筑基礎的保護，如不能滿足應在坡腳設置擋墻或支撐進行加固處理。四、基坑的圍護 （一）無圍護基坑 當基坑較淺，地下水位較低或滲水量較少，不影響坑壁穩(wěn)定時，坑壁可不加圍護，此時可將坑壁挖成豎直或斜坡形。豎直坑壁只有在巖石地基或基坑較淺又無地下水的硬粘土中采用。 要求：在一般土質(zhì)條件下開挖基坑時，應采用放坡開挖的方法，基坑深度在5m以內(nèi)，施工期較短，地下水在基底以下，且土的濕度接近最佳含水量，土質(zhì)構(gòu)造又較均勻時，基坑坡度可參考下表選用。無圍護基坑坑壁坡度 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 載砂 類 土1111.2511.

45、5碎卵石類土10.751111.25亞 砂 土10.6710.7511亞粘土、粘土10.3310.510.75極 軟 巖10.2510.3310.67軟 質(zhì) 巖1010.110.25硬 質(zhì) 巖101010無圍護坑（二）有圍護基坑1、板樁墻支護 概念：在基坑開挖前先垂直打入土中至坑底以下一定深度，然后邊挖邊設支撐，開挖基坑過程中始終是在板樁支護下進行。 材料：木板樁、鋼筋混凝土板樁和鋼板樁三種。 斷面形式：一字形、槽形和Z字形三種。 一字形 槽形 Z字形支撐方式：無支撐式、支撐式和錨撐式 。支撐式板樁墻按設置支撐的層數(shù)可分為單支撐板樁墻和多支撐板樁墻。 無支撐 單支撐 多支撐 錨撐鋼板樁基坑支撐

46、2、噴射砼護壁 概念：以高壓空氣為動力，將攪拌均勻的砂、石、水泥和速凝劑干料，由噴射機經(jīng)輸料管吹送到噴槍，在通過噴槍的瞬間，加入高壓水進行混合，自噴嘴射出，噴射在坑壁，形成環(huán)形混凝土護壁結(jié)構(gòu)，以承受土壓力。 適用情況：宜用于土質(zhì)較穩(wěn)定，滲水量不大，深度小于10m，直徑為6m12m的圓形基坑。對于有流砂或淤泥夾層的土質(zhì)，也有使用成功的實例。 砼噴射順序： 無水、少量滲水坑壁：可由下向上一環(huán)一環(huán)進行； 對滲水較大坑壁：噴護應由上向下進行，以防新噴的混凝土被水沖流； 對有集中滲出的股水的基坑：可從無水或水小處開始，逐步向水大處噴護，最后用竹管將集中的股水引出。噴射作業(yè)應沿坑周分若干區(qū)段進行，區(qū)段長度

47、一般不超過6m。 砼材料要求： 噴射混凝土應當早強、速凝、有較高的不透水性，且其干料應能順利通過噴射機。 砼噴射厚度： 一般粘性土、砂土和碎卵石類土層，如無滲水，厚度為3cm8cm；如有少量滲水，厚度為5cm10cm；對穩(wěn)定性較差的土，如淤泥、粉砂等，如無滲水，厚度為10cm15cm；如有少量滲水，厚度為15cm；當有大量滲水時，厚度為15cm20cm。 一次噴射是否能達到規(guī)定的厚度，主要取決于混凝土與土之間的粘結(jié)力和滲水量大小。如一次噴射達不到規(guī)定的厚度，則應在混凝土終凝后再補噴，直至達到規(guī)定厚度為止。噴錨支護掛網(wǎng)噴混支護噴混支護3、砼圍圈護壁 概念：混凝土圍圈護壁是用混凝土環(huán)形結(jié)構(gòu)承受土壓

48、力，但其混凝土壁是現(xiàn)場澆筑的普通混凝土，壁厚較噴射混凝土大，一般為15cm30cm，也可按土壓力作用下環(huán)形結(jié)構(gòu)計算。 適用情況：混凝土圍圈護壁則適應性較強，可以按一般混凝土施工，基坑深度可達15m20m，除流砂及呈流塑狀態(tài)粘土外，可適用于其它各種土類。 施工方法：基坑自上而下分層垂直開挖，開挖一層后隨即灌注一層混凝土壁。為防止已澆筑的圍圈混凝土施工時因失去支承而下墜，頂層混凝土應一次整體澆筑，以下各層均間隔開挖和澆筑，并將上下層混凝土縱向接縫錯開。開挖面應均勻分布對稱施工，及時澆筑混凝土壁支護，每層坑壁無混凝土壁支護總長度應不大于周長的一半。分層高度以垂直開挖面不坍塌為原則，一般頂層高2m左右

49、，以下每層高1m1.5m。 圍圈混凝土一般采用C15早強混凝土。為使基坑開挖和支護工作連續(xù)不間斷地進行，一般在圍圈混凝土抗壓強度到達2500kPa強度時，即可拆除摸板，承受土壓力。砼圍圈護壁4、其他方法 在軟弱土層中的較深基坑以深層攪拌樁、粉體噴射攪拌樁、旋噴樁等，按密排或格框形布置成連續(xù)墻以形成支檔結(jié)構(gòu)代替板樁墻等，多用于市政工程、工業(yè)與民用建筑工程，橋梁工程也有使用成功的報道。 在一些基礎工程施工中，對局部坑壁的圍護也常因地制宜就地取材采用多種靈活的圍護方法，在淺基坑中，當?shù)叵滤绊懖淮髸r，也可使用木檔板支撐（路橋施工除在特定條件下，現(xiàn)較少采用）。 四、基坑排水 目的 基坑如在地下水位以下

50、，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的砌筑與養(yǎng)護。方法表面排水法井點法降低地下水位（一）表面排水法（二）井點法降低地下水位類型輕型井點噴射井點電滲井點 特點：井管范圍內(nèi)的地下水不從基坑的四周邊緣和底面流出，而是以相反的方向流向井管，因而可以避免發(fā)生流砂和邊坡坍塌現(xiàn)象，且由于流水壓力對土層還有一定的壓密作用。 適用情況：適用于滲透系數(shù)為（0.180）m/d的砂土。對于滲透系數(shù)小于0.1m/d的淤泥、軟粘土等則效果較差，需要采用電滲井點排水或其它方法。 輕型井點法五、基坑的檢驗與處理 1：基坑底面標高和平面位置及平面尺寸是否與原設計相符。 2：檢查基底土質(zhì)與設計資料是否相符，如有出入應取樣做土質(zhì)分析試驗，同時由施工單位及時會同有關(guān)部門共同研究處理。3:當坑底暴露的土質(zhì)特別復雜，屬于下列情況之一時應變更設計強烈風化的巖層松砂地基Dr小于0.33軟粘性土Ic大于1.0砂土、粘土含有大量有機質(zhì)熔巖較發(fā)育軟粘性土e大于0.7亞粘土e大于1.0粘土e大于101深基坑地下連續(xù)墻接頭處理工藝支護地基處理基坑防漏水處理六、基礎的澆筑