天然地基上的淺基礎(chǔ)(z)課件

第二章天然地基上的淺基礎(chǔ)基本要求：1、掌握地基基礎(chǔ)方案的類型，設(shè)計(jì)等級，影響埋置深度的因素。2、熟練掌握地基承載力驗(yàn)算，無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì)3、了解地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)需考慮的因素，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求，淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的步驟，所需資料，淺基礎(chǔ)的類型。第二章天然地基上的淺基礎(chǔ)基本要求：天然地基上的淺基礎(chǔ)是指修建在天然土層上，基礎(chǔ)底面的埋置深度小于其窄邊尺寸或埋入地層深度較淺（在5m以內(nèi)），一般采用敞開挖基坑和敞坑排水修筑的基礎(chǔ)，所以也將其稱為明挖基礎(chǔ)或擴(kuò)大基礎(chǔ)。2、淺基礎(chǔ)的荷載傳遞

上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)應(yīng)力和變形

地基荷載基底壓力1、淺基礎(chǔ)的定義

第一節(jié)概述天然地基上的淺基礎(chǔ)是指修建在天然土層上，基礎(chǔ)底面的埋3、淺基礎(chǔ)的特點(diǎn)天然地基上的淺基礎(chǔ)具有：①埋深淺；②結(jié)構(gòu)形式簡單；③穩(wěn)定性好；④施工質(zhì)量易于保證；⑤施工方法簡便；⑥造價(jià)較低等特點(diǎn)。所以只要地基承載力能滿足要求，淺基礎(chǔ)是橋梁及涵洞等結(jié)構(gòu)物優(yōu)先考慮的基礎(chǔ)形式。3、淺基礎(chǔ)的特點(diǎn)天然地基上的淺基礎(chǔ)具有：第二節(jié)淺基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造一、淺基礎(chǔ)常用類型劃分按受力條件分類：剛性基礎(chǔ)柔性基礎(chǔ)剛性基礎(chǔ)aa柔性基礎(chǔ)按施工方法分類：就地砌筑裝配式第二節(jié)淺基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造一、淺基礎(chǔ)常用類型劃分1、剛性基礎(chǔ)（無筋基礎(chǔ)）：（1）概念：用抗壓性能較好而抗拉、抗剪性能較差的材料建造的基礎(chǔ)，即無筋基礎(chǔ)?；A(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)。剛性基礎(chǔ)1、剛性基礎(chǔ)（無筋基礎(chǔ)）：剛性基礎(chǔ)（2）主要形式：剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)、單獨(dú)柱下剛性基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)等。

剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)

單獨(dú)和聯(lián)合基礎(chǔ)擋土墻下條形基礎(chǔ)（3）剛性基礎(chǔ)常用材料：主要有混凝土，粗料石和片石。（4）剛性基礎(chǔ)的特點(diǎn)：①優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性好、施工簡便、能承受較大的荷載。②缺點(diǎn)：它的主要缺點(diǎn)是自重大。（2）主要形式：剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)、單獨(dú)柱下剛性基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)等。2、柔性基礎(chǔ)（鋼筋混凝土基礎(chǔ)）（1）概念：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)稱為柔性基礎(chǔ)柔性基礎(chǔ)aa（2）主要基礎(chǔ)類型：常見的形式有柱下擴(kuò)展基礎(chǔ)、條形和十字形基礎(chǔ)、筏板及箱形基礎(chǔ)。2、柔性基礎(chǔ)（鋼筋混凝土基礎(chǔ)）（1）概念：基礎(chǔ)在基底反力柱下條形基礎(chǔ)柱下十字交叉基礎(chǔ)筏板基礎(chǔ)（平板式（左）、梁板式（右））箱型基礎(chǔ)柱下條形基礎(chǔ)柱下十字交叉基礎(chǔ)筏板基礎(chǔ)（3）常用基礎(chǔ)材料：主要是用鋼筋混凝土澆筑，混凝土不低于20號。（4）柔性基礎(chǔ)優(yōu)缺點(diǎn)：

①優(yōu)點(diǎn)：基底面積可以適當(dāng)擴(kuò)大，自重相對較小，能較好的滿足承載和沉降要求，其整體性能較好，抗彎剛度較大，剛度、強(qiáng)度和耐久性均能得到較好的保證。②缺點(diǎn)：造價(jià)高，鋼材用量大，工期受混凝土齡期制約。（3）常用基礎(chǔ)材料：主要是用鋼筋混凝土澆筑，混凝土不低于20二、淺基礎(chǔ)的構(gòu)造（一）剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)其平面形狀常為矩形，其每邊擴(kuò)大的尺寸最小為0.20m～0.50m，作為剛性基礎(chǔ)，每邊擴(kuò)大的最大尺寸應(yīng)受到材料剛性角的限制。當(dāng)基礎(chǔ)較厚時(shí)，可在縱橫兩個剖面上都做成臺階形，以減少基礎(chǔ)自重，節(jié)省材料。它是橋涵及其它建筑物常用的基礎(chǔ)形式。

剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)

二、淺基礎(chǔ)的構(gòu)造（一）剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)其平面形狀常為單獨(dú)基礎(chǔ)是立柱式橋墩和房屋建筑常用的基礎(chǔ)形式之一。它的縱橫剖面均可砌筑成臺階式（圖a、d），但柱下單獨(dú)基礎(chǔ)用石塊或磚砌筑時(shí)，則在柱子與基礎(chǔ)之間用混凝土連接。個別情況下，柱子用鋼筋混凝土澆筑時(shí)，其剖面可澆筑成錐形。當(dāng)為了滿足強(qiáng)度要求，必須擴(kuò)大基礎(chǔ)平面尺寸，而擴(kuò)大結(jié)果使相鄰的單獨(dú)基礎(chǔ)在平面上相接甚至重疊時(shí)，則可將它們連接在一起，稱為聯(lián)合基礎(chǔ)。

單獨(dú)和聯(lián)合基礎(chǔ)（二）單獨(dú)和聯(lián)合基礎(chǔ)

單獨(dú)基礎(chǔ)是立柱式橋墩和房屋建筑常用的基礎(chǔ)形式之一。它（三）條形基礎(chǔ)1、定義：基礎(chǔ)長度大于或等于10倍基礎(chǔ)寬度的淺基礎(chǔ)2、常見形式：柱下條形、墻下條形、十字交叉條形3、特點(diǎn)：單向整體剛度大4、材料：磚、石、素混凝土、鋼筋混凝土柱下條形基礎(chǔ)：當(dāng)?shù)鼗休d力較低且柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)的底面積不能承受上部結(jié)構(gòu)荷載時(shí)，常把若干柱子的基礎(chǔ)連成一條，構(gòu)成柱下條形基礎(chǔ)。目的是將承受的集中荷載較均勻地分布到條形基礎(chǔ)底面積上，以減小地基反力，并通過形成的基礎(chǔ)整體剛度來調(diào)整可能產(chǎn)生的不均勻沉降。一個方向的單列柱基連在一起便成為單向條形基礎(chǔ)。

柱下條形基礎(chǔ)（三）條形基礎(chǔ)1、定義：基礎(chǔ)長度大于或等于10倍基礎(chǔ)寬度的淺墻下條形基礎(chǔ)：橫截面積根據(jù)受力條件又可分為不帶肋和帶肋兩種。可看作是鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)的特例，其計(jì)算屬于平面應(yīng)變問題，只考慮在基礎(chǔ)橫向受力發(fā)生破壞。擋土墻下條形基礎(chǔ)墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)十字交叉條形基礎(chǔ)：當(dāng)單向條形基礎(chǔ)的底面積仍不能承受上部結(jié)構(gòu)荷載時(shí)，可將縱橫柱基礎(chǔ)均連在一起，構(gòu)成十字交叉條形基礎(chǔ)。十字交叉條形基礎(chǔ)可承擔(dān)10層以下民用住宅。十字交叉條形基礎(chǔ)墻下條形基礎(chǔ)：橫截面積根據(jù)受力條件又可分為不帶肋和帶肋兩種。（四）筏板基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)1、描述：十字交叉基礎(chǔ)的翼緣用鋼筋混凝土連成一片2、常見形式：柱下，墻下3、特點(diǎn)：承載力，整體性更好，底板抗?jié)B性能好4、材料：鋼筋混凝土★筏板基礎(chǔ)適用條件：當(dāng)?shù)鼗休d力低，而上部結(jié)構(gòu)的荷重又較大，以至于十字交叉條形基礎(chǔ)仍不能提供足夠的底面積來滿足地基承載力的要求時(shí)，或相鄰基槽間距很小時(shí)，可采用鋼筋混凝土滿堂基礎(chǔ)即筏板基礎(chǔ)。

（四）筏板基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)1、描述：十字交叉基礎(chǔ)的翼緣基礎(chǔ)特點(diǎn)：筏板基礎(chǔ)有更大的整體剛度，有利于調(diào)整地基的不均勻沉降，較能適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)荷載分布的變化。特別對于有地下室的房屋或大型貯液結(jié)構(gòu)，如水池、油庫等，筏板基礎(chǔ)是一種比較理想的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)類型：筏板基礎(chǔ)分為平板式和梁板式兩種類型。平板式筏基是一塊等厚度（0.5～2.5m）的鋼混平板；梁板式筏基是在筏板上沿柱軸縱橫向設(shè)置基礎(chǔ)梁而形成?；A(chǔ)特點(diǎn)：筏板基礎(chǔ)有更大的整體剛度，有利于調(diào)整地基的不均勻沉1、定義：由鋼筋混凝土頂板、底板、側(cè)墻及一定數(shù)量內(nèi)隔墻組成的整體剛度好、空間剛度大的鋼筋混凝土箱形結(jié)構(gòu)。2、常見形式：高層建筑主塔下3、特點(diǎn)：整體性好4、材料：鋼筋混凝土★箱形基礎(chǔ)為加大底板剛度，可采用“套箱式”箱形基礎(chǔ)常規(guī)式箱形基礎(chǔ)適用條件：箱形基礎(chǔ)比筏板基礎(chǔ)具有更大的抗彎剛度，可視為絕對剛性基礎(chǔ)，產(chǎn)生的沉降通常較為均勻。適用于軟弱地基上的高層、重型或?qū)Σ痪鶆虺两涤袊?yán)格要求的建筑物。1、定義：由鋼筋混凝土頂板、底板、側(cè)墻及一定數(shù)量內(nèi)隔墻基礎(chǔ)特點(diǎn)：

與筏板基礎(chǔ)比較，箱形基礎(chǔ)的地下室被分割，空間較小，而筏板基礎(chǔ)的地下室空間則較大。箱形基礎(chǔ)埋深較深，基礎(chǔ)空腹，卸除了基底處原有的地基自重壓力，因此大大地減小了作用于基礎(chǔ)底面的附加應(yīng)力，減少建筑物的沉降，這種基礎(chǔ)又稱之為補(bǔ)償基礎(chǔ)。箱形基礎(chǔ)的材料消耗量較大，施工技術(shù)要求高，且還會遇到深基坑開挖帶來的問題和困難，是否采用，應(yīng)與其他可能的地基基礎(chǔ)方案作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后再確定。基礎(chǔ)特點(diǎn)：與筏板基礎(chǔ)比較，箱形基礎(chǔ)的地下室被分割，空間較小第三節(jié)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與驗(yàn)算一、基礎(chǔ)埋置深度及其確定影響基礎(chǔ)埋深的主要因素（確定基礎(chǔ)埋深所要考慮的因素）

:6方面在確定基礎(chǔ)埋置深度時(shí)，必須考慮把基礎(chǔ)設(shè)置在變形較小，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，而且變形（沉降或沉降差）滿足要求，此外還要使基礎(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。

（一）地基的地質(zhì)條件（二）河流的沖刷深度（三）當(dāng)?shù)氐膬鼋Y(jié)深度（四）上部結(jié)構(gòu)形式（五）當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件（六）保持持力層穩(wěn)定所需要的最小埋置深度第三節(jié)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與驗(yàn)算一、基礎(chǔ)埋置深度及其確定影響基①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；②巖層表面傾斜時(shí)，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，以防基礎(chǔ)因不均勻沉降而發(fā)生傾斜甚至斷裂；③在陡峭山坡上修建橋臺時(shí)，還應(yīng)注意巖體的穩(wěn)定性；④當(dāng)基礎(chǔ)埋置在非巖石地基上，如受壓層范圍內(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）；⑤當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較復(fù)雜，如地層為多層土組成時(shí)，對大中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。（一）地基的地質(zhì)條件①覆蓋土層較薄（包括風(fēng)化巖層）的巖石地基，一般應(yīng)清除覆蓋土和在有水流的河床上修建基礎(chǔ)時(shí)，要考慮洪水對基礎(chǔ)下地基土的沖刷作用，洪水水流越急，流量越大，洪水的沖刷越大，整個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深坑，這叫局部沖刷。（二）河流的沖刷深度河流的沖刷作用一般沖刷局部沖刷原河床面因此，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不小于1m。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)性洪水的沖刷作用。在有水流的河床上修建基礎(chǔ)時(shí)，要考慮洪水對基礎(chǔ)下地基土的沖因此，對于大、中橋基礎(chǔ)的基底在設(shè)計(jì)洪水沖刷總深度以下的最小埋置深度，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。

基礎(chǔ)在設(shè)計(jì)洪水沖刷總深度以下的最小埋置深度不應(yīng)是一個定值，它與河床地層的抗沖刷能力、計(jì)算設(shè)計(jì)流量的可靠性、選用計(jì)算沖刷深度的方法、橋梁的重要性和破壞后修復(fù)的難易程度等因素有關(guān)。因此，對于大、中橋基礎(chǔ)的基底在設(shè)計(jì)洪水沖刷總深

在寒冷地區(qū)，應(yīng)該考慮由于季節(jié)的冰凍和融化對地基引起的凍脹影響。對于凍脹性土，如土溫在較長時(shí)間內(nèi)保持在凍結(jié)溫度以下，水分能從未凍結(jié)土層不斷向凍結(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》

(以下簡稱為《公路基規(guī)》)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)埋置在最深凍結(jié)線以下不小于0.25m；對靜定結(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)算后也可將基底置于最深凍結(jié)線以上。（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)的冰凍和融化對地基引起的凍脹

上部結(jié)構(gòu)形式的不同，對基礎(chǔ)產(chǎn)生的位移要求也不相同。對中、小跨簡支梁來說，這項(xiàng)因素對確定基礎(chǔ)埋置深度影響不大。但對超靜定結(jié)構(gòu)即使基礎(chǔ)發(fā)生較小的不均勻沉降也會使結(jié)構(gòu)內(nèi)力產(chǎn)生一定變化。例如對拱橋橋臺，為了減少可能產(chǎn)生的水平位移和沉降差值，有時(shí)需將基礎(chǔ)設(shè)置在埋藏較深的堅(jiān)實(shí)土層上。（四）上部結(jié)構(gòu)形式上部結(jié)構(gòu)形式的不同，對基礎(chǔ)產(chǎn)生的位移要求也不相同。對中、

當(dāng)墩臺、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)一起滑動的穩(wěn)定性。由于在確定地基容許承載力時(shí)，一般是按地面為水平的情況下確定的，因而當(dāng)?shù)鼗鶠閮A斜土坡時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，予以適當(dāng)折減并采取以下措施。1、若基礎(chǔ)位于較陡的巖體上，可將基礎(chǔ)做成臺階形，但要注意巖體的穩(wěn)定性。2、基礎(chǔ)前緣至巖層坡面留有適當(dāng)?shù)陌踩嚯x（見表）。此表為擋土墻的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)橋梁基礎(chǔ)時(shí)可作參考。（五）當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件當(dāng)墩臺、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)

地表土在濕度和溫度的影響下，會產(chǎn)生一定的風(fēng)化作用，其性質(zhì)是不穩(wěn)定的。加上人類和動物活動以及植物的生長作用，也會破壞地表土層的結(jié)構(gòu)，影響其強(qiáng)度和穩(wěn)定，所以一般地表土不宜作為持力層。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)在天然地面或無沖刷河流的河底以下不小于1m。（六）保持持力層穩(wěn)定所需要的最小埋置深度地表土在濕度和溫度的影響下，會產(chǎn)生一定的風(fēng)化作用，其性質(zhì)除此以外，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，如新建筑物基礎(chǔ)比原有建筑物基礎(chǔ)深，則施工挖土有可能影響原有基礎(chǔ)的穩(wěn)定。施工技術(shù)條件（施工設(shè)備、排水條件、支撐要求等）及經(jīng)濟(jì)分析等對基礎(chǔ)埋深也有一定影響，這些因素也應(yīng)考慮。對于某一具體工程來說，往往是其中的一、二種因素起決定性作用，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，必須從實(shí)際出發(fā)，抓住主要因素進(jìn)行分析研究，確定基礎(chǔ)合理埋置深度。除此以外，在確定基礎(chǔ)埋置深度時(shí)，還應(yīng)考慮相鄰建筑物的影舉一簡例來說明如何較合理地確定基礎(chǔ)埋深和選擇持力層。某河流的水文資料和土層分布及其容許承載力如圖所示。舉一簡例來說明如何較合理地確定基礎(chǔ)埋深和選擇持力層。主要確定四個方面的尺寸：1、基礎(chǔ)厚度；2、基礎(chǔ)平面尺寸；3、基礎(chǔ)剖面尺寸；4、基礎(chǔ)懸出總長度主要根據(jù)基礎(chǔ)埋置深度確定基礎(chǔ)平面尺寸和基礎(chǔ)分層厚度。二、剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)尺寸的擬定所擬定的基礎(chǔ)尺寸，應(yīng)是在可能的最不利荷載組合的條件下，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)定性均能滿足規(guī)定要求，并且是經(jīng)濟(jì)合理的。剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)剖面、平面圖主要確定四個方面的尺寸：1、基礎(chǔ)厚度；2、基礎(chǔ)平面尺寸；3、1、基礎(chǔ)厚度：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。基底標(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。在一般情況下，大中橋墩、臺混凝土基礎(chǔ)厚度在1.0～2.0m左右。1、基礎(chǔ)厚度：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2、基礎(chǔ)平面尺寸：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?；A(chǔ)底面長寬尺寸與高度有如下的關(guān)系式：式中：

l－墩、臺身底截面長度(m)；

ｄ－墩、臺身底截面寬度(m)；

H－基礎(chǔ)高度(m)；

α－墩、臺身底截面邊緣至基礎(chǔ)

邊緣線與垂線間的夾角2、基礎(chǔ)平面尺寸：基礎(chǔ)平面形式一般應(yīng)考慮墩、臺身底面的形狀而3、基礎(chǔ)剖面尺寸：剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的剖面形式一般做成矩形或臺階形。自墩、臺身底邊緣到基頂邊緣的距離c1稱襟邊。其作用一方面是擴(kuò)大基底面積增加基礎(chǔ)承載力，同時(shí)也便于調(diào)整基礎(chǔ)施工時(shí)在平面尺寸上可能發(fā)生的誤差，也為了支立墩、臺身模板的需要。其值應(yīng)視基底面積的要求、基礎(chǔ)厚度及施工方法而定。橋梁墩臺基礎(chǔ)襟邊最小值為20—30cm?；A(chǔ)較厚（超過1m以上）時(shí)，可將基礎(chǔ)的剖面澆砌成臺階形。3、基礎(chǔ)剖面尺寸：剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的剖面形式一般做成矩形或臺階形4、基礎(chǔ)懸出總長度（包括襟邊與臺階寬度之和）：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)，就可得到自墩臺邊緣處的垂線與基底邊緣的聯(lián)線間的最大夾角αmax稱為剛性角。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使每個臺階寬度ci與厚度ti保持在一定比例內(nèi)，使其夾角αi≤αmax，這時(shí)可認(rèn)為屬于剛性基礎(chǔ)，不必對基礎(chǔ)進(jìn)行彎曲拉應(yīng)力和剪應(yīng)力的強(qiáng)度驗(yàn)算，在基礎(chǔ)中也可不設(shè)置受力鋼筋。剛性角αmax值可按下面提供的數(shù)值取用：★磚、片石、塊石、粗料石砌體，當(dāng)用5號以下砂漿砌筑時(shí)，αmax≤30°；★磚、片石、塊石、粗料石砌體，當(dāng)用5號以上砂漿砌筑時(shí)，αmax≤35°；★混凝土澆筑時(shí)，αmax≤40°?；A(chǔ)每層臺階高度ti，通常為0.50m～1.00m，在一般情況下各層臺階宜采用相同厚度。剛性角max的數(shù)值是與基礎(chǔ)所用的圬工材料強(qiáng)度有關(guān)。4、基礎(chǔ)懸出總長度（包括襟邊與臺階寬度之和）：應(yīng)使懸出部分在第四節(jié)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的驗(yàn)算主要驗(yàn)算地基承載力，基底合力偏心距，地基與基礎(chǔ)穩(wěn)定性，基礎(chǔ)沉降等。（一）持力層強(qiáng)度驗(yàn)算包括持力層強(qiáng)度驗(yàn)算，軟弱下臥層驗(yàn)算和地基容許承載力的確定。一、地基承載力驗(yàn)算第四節(jié)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的驗(yàn)算主要驗(yàn)算地基承載力，基底上式也可以寫為：上式也可以寫為：b/2Ne0Kb/2Ne0K在曲線上的橋梁，除順橋向引起的力矩Mx外，尚有離心力（橫橋向水平力）在橫橋向產(chǎn)生的力矩My；若橋面上活載考慮橫向分布的偏心作用時(shí)，則偏心豎向力對基底兩個方向中心軸均有偏心距并產(chǎn)生偏心距Mx=N·ey，My=N·ex。故對于曲線橋，計(jì)算基底應(yīng)力時(shí)，應(yīng)按下式計(jì)算：在曲線上的橋梁，除順橋向引起的力矩Mx外，尚有離心力（二）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（主要指地基承載力有差異而言）組成，且持力層以下有軟弱下臥層（指容許承載力小于持力層容許承載力的土層），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A（在基底形心軸下）的應(yīng)力（包括自重應(yīng)力及附加力）不得大于該處地基土的容許承載力。（二）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（主要指天然地基上的淺基礎(chǔ)(z)課件地基容許承載力的確定一般可由以下幾種途徑：（1）在土質(zhì)基本相同的條件下，參照臨近結(jié)構(gòu)物地基容許承載力。（2）根據(jù)現(xiàn)場荷載試驗(yàn)或觸探試驗(yàn)資料；（3）按地基承載力理論公式計(jì)算；（4）按現(xiàn)行規(guī)范提供的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。（三）地基容許承載力的確定按《公路基規(guī)》提供的經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)據(jù)來確定地基容許承載力的步驟和方法如下：1.確定土的分類名稱通常把一般地基土，根據(jù)塑性指數(shù)、粒徑、工程地質(zhì)特性分為六類，即粘性土、砂類土、碎卵石類土、黃土、凍土及巖石。2.確定土的狀態(tài)土的狀態(tài)是指土層所處的天然松密和稠度狀態(tài)。粘性土的天然狀態(tài)是按液性指數(shù)IL分為堅(jiān)硬、半堅(jiān)硬狀態(tài)、硬塑、軟塑狀態(tài)和流塑狀態(tài)；砂類土根據(jù)相對密度分為稍松、中等密實(shí)、密實(shí)狀態(tài)；碎卵石類土則按密實(shí)度分為密實(shí)、中等密實(shí)及松散。地基容許承載力的確定一般可由以下幾種途徑：（三）地基容許承載式中：[σ0]－當(dāng)基礎(chǔ)最小邊寬b≤2m，埋置深度h≤3m時(shí)，地基土容許承載力

（kPa）可直接從規(guī)范查取；

b－基礎(chǔ)驗(yàn)算剖面底面最小邊寬（或直徑）（m），當(dāng)b＜2m時(shí)，取b

＝2m；當(dāng)ｂ＞10m時(shí)，按10m計(jì)算；

h－基礎(chǔ)底面的埋置深度（m），對于受水流沖刷的基礎(chǔ)，由一般沖刷線算起；不受水流沖刷的基礎(chǔ)，由天然地面算起，位于挖方內(nèi)的基礎(chǔ)，由開挖后地面算起；當(dāng)h＜3m時(shí)，取h＝3m；

γ1－基底下持力層土的天然容重（kN/m3）,如持力層在水面以下且為透水性時(shí)，應(yīng)取用浮容重；

γ2－基底以上土的容重（如為多層土?xí)r用換算容重）（kN/m3）,如持力層在水面以下且為不透水性土?xí)r，不論基底以上土的透水性質(zhì)如何，應(yīng)一律采用飽和容重，如持力層為透水性土?xí)r，應(yīng)一律采用浮容重；

K1、K2－按持力層土類確定在基礎(chǔ)寬度和深度方面的修正系數(shù)，其值按

持力層土類從表中選用。3.確定土的容許承載力當(dāng)基礎(chǔ)最小邊寬超過2m或基礎(chǔ)埋深超過3m，且h/b≤4時(shí)，上述一般地基土（除凍土和巖石外）的容許承載力[σ]可按下式計(jì)算：式中：[σ0]－當(dāng)基礎(chǔ)最小邊寬b≤2m，埋置深度h≤3m時(shí)，天然地基上的淺基礎(chǔ)(z)課件地基容許承載力寬度、深度修正系數(shù)注：對于稍松狀態(tài)砂土和松散狀態(tài)的碎石土，K1、K2值可采用表列中中密值的50％；節(jié)理不發(fā)育的巖石不作寬、深修正，節(jié)理發(fā)育或很發(fā)育巖石，K1、K2可參照碎石的系數(shù)，但對已風(fēng)化成砂土狀者，則參照砂土、粘性土系數(shù)；凍土的K1＝0、K2＝0。地基容許承載力寬度、深度修正系數(shù)注：對于稍松狀態(tài)砂土和松散狀控制基底合力偏心距的目的是盡可能使基底應(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，使墩、臺發(fā)生傾斜，影響正常使用。若使合力通過基底中心，雖然可得均勻的應(yīng)力，但這樣做非但不經(jīng)濟(jì)，往往也是不可能的，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，按以下原則掌握。二、基礎(chǔ)合力偏心距驗(yàn)算（一）控制合力偏心距的原則作用情況地基條件合力偏心距備注墩臺僅承受永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合非巖石地基橋墩[e0]≤0.1ρ拱橋、剛構(gòu)橋墩臺，其合力作用點(diǎn)應(yīng)盡量保持在基底重心附近橋臺[e0]≤0.75ρ墩臺承受作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合或偶然作用（地震作用除外）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合非巖石地基[e0]≤ρ拱橋單向推力墩不受限制，但應(yīng)符合規(guī)范有關(guān)抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)的規(guī)定較破碎~極破碎巖石地基[e0]≤1.2ρ完整、較完整巖石地基[e0]≤1.5ρ墩臺基底的合力偏心距容許值[e0]控制基底合力偏心距的目的是盡可能使基底應(yīng)力分布比較均（二）合力偏心距e0

及基底核心半徑ρ的計(jì)算1、基底以上外力合力作用點(diǎn)對基底重心軸的偏心距e02、墩臺基礎(chǔ)基底截面核心半徑ρ按下式計(jì)算：3、當(dāng)外力合力作用點(diǎn)不在基底二個對稱軸中任一對稱軸上，或當(dāng)基底截面為不對稱時(shí)，可直接按下式求e0與ρ的比值，使其滿足規(guī)定的要求：（二）合力偏心距e0及基底核心半徑ρ的計(jì)算1、基底以上外力基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗(yàn)算包括基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算和基礎(chǔ)滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算。此外，對某些土質(zhì)條件下的橋臺、擋土墻還要驗(yàn)算地基的穩(wěn)定性，以防止橋臺、擋土墻下地基的滑動。三、基礎(chǔ)穩(wěn)定性和地基穩(wěn)定性驗(yàn)算基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗(yàn)算包括基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算和基礎(chǔ)滑動穩(wěn)定性（一）基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗(yàn)算不同的荷載組合，在不同的設(shè)計(jì)規(guī)范中，對傾覆穩(wěn)定系數(shù)K0的容許值均有不同的要求，一般對主要荷載組合K0≥1.5，在各種附加荷載組合時(shí)，K0≥1.1～1.3。1.基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算設(shè)基底截面重心至壓力最大一邊的邊緣的距離為s，荷載作用在重心軸上的矩形基礎(chǔ)，外力合力偏心距e0，則兩者的比值可反映基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性的安全度，稱為抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)。式中：—墩臺基礎(chǔ)抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)。s—在截面重心至合力作用點(diǎn)的延長線上，自截面重心至驗(yàn)算傾覆軸的距離（一）基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗(yàn)算不同的荷載組合，在不同的設(shè)計(jì)規(guī)范中，對傾2.基礎(chǔ)滑動穩(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摩擦阻力和水平推力的比值Kc來表示，Kc稱為抗滑動穩(wěn)定系數(shù)。即式中：—橋涵墩臺基礎(chǔ)的抗滑動穩(wěn)定性系數(shù)；

—豎向力總和（kN）；

—抗滑穩(wěn)定水平力總和（kN）；

—滑動水平力總和（kN）；

—基底與地基土之間的摩擦系數(shù)，通過試驗(yàn)確定；2.基礎(chǔ)滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算基礎(chǔ)在水平推力作用下沿基礎(chǔ)底面μ－基礎(chǔ)底面與地基土之間的摩擦系數(shù)，無實(shí)測資料時(shí)，參照下表采用。作用組合驗(yàn)算項(xiàng)目穩(wěn)定性系數(shù)使用階段永久作用（不計(jì)混凝土收縮及徐變、浮力）和汽車、入群的標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合抗傾覆抗滑動1.51.3各種作用（不包括地震作用）的標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合抗傾覆抗滑動1.31.2施工階段作用的標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合抗傾覆抗滑動1.2地基土分類μ地基土分類μ黏土（流塑~堅(jiān)硬）、粉土0.25軟巖（極軟巖~較軟巖）0.40~0.60砂土（粉砂~礫砂）0.30~0.40硬巖（較硬巖、堅(jiān)硬巖）0.60、0.70碎石土（松散~密實(shí)）0.40~0.50基底摩擦系數(shù)抗傾覆和抗滑動的穩(wěn)定系數(shù)

μ－基礎(chǔ)底面與地基土之間的摩擦系數(shù)，無實(shí)測資料時(shí)，參照下表采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，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Ⅱ的層面滑動（圖a）；在較陡的土質(zhì)斜坡上的橋臺、擋土墻也有滑動的可能（圖b）。這種地基穩(wěn)定性驗(yàn)算方法可按土坡穩(wěn)定分析方法，即用圓弧滑動面法來進(jìn)行驗(yàn)算。在驗(yàn)算時(shí)一般假定滑動面通過填土一側(cè)基礎(chǔ)剖面角點(diǎn)A，但在計(jì)算滑動力矩時(shí)，應(yīng)計(jì)入橋臺上作用的外荷載（包括上部結(jié)構(gòu)自重和活載等）以及橋臺和基礎(chǔ)的自重的影響，然后求出穩(wěn)定系數(shù)滿足規(guī)定的要求值。（二）地基穩(wěn)定性驗(yàn)算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)基礎(chǔ)的沉降驗(yàn)算包括沉降量，相鄰基礎(chǔ)沉降差，基礎(chǔ)由于地基不均勻沉降而發(fā)生的傾斜等。

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,無需驗(yàn)算。但對于下列情況，則必須驗(yàn)算基礎(chǔ)的沉降，使其不大于規(guī)定或容許值：1.修建在地質(zhì)情況復(fù)雜、地層分布不均或強(qiáng)度較小的軟粘土及濕陷性黃土地基上的基礎(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)；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.對于跨線橋、跨線渡槽要保證橋（或槽）下凈空時(shí)。

地基土的沉降可根據(jù)土的壓縮性指標(biāo)按《公橋基規(guī)》的單向應(yīng)力分層總和法計(jì)算。四、基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算基礎(chǔ)的沉降驗(yàn)算包括沉降量，相鄰基礎(chǔ)沉降差，基礎(chǔ)由于地在設(shè)計(jì)時(shí)，為了防止由于偏心荷載使同一基礎(chǔ)兩側(cè)產(chǎn)生較大的不均勻沉降，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物傾斜和造成墩、臺頂面發(fā)生過大的水平位移等后果。對于較低的墩、臺可用限制基礎(chǔ)上合力偏心距的方法來解決；對于結(jié)構(gòu)物較高，土質(zhì)又較差或上部為超靜定結(jié)構(gòu)物時(shí)，則須驗(yàn)算基礎(chǔ)的傾斜，從而保證建筑物頂面的水平位移控制在容許范圍以內(nèi)。

s——地基最終沉降量（mm）；

s0——按分層總和法計(jì)算的地基沉降量（mm）；

——沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，根據(jù)地區(qū)沉降觀測資料及經(jīng)驗(yàn)確定.地基沉降計(jì)算時(shí)設(shè)定計(jì)算深度zn，在zn以上取Δz的土層厚度，其沉降量符合下式要求：≤

——計(jì)算深度底面向上取厚度為△z的土層的計(jì)算沉降量（mm),——在計(jì)算深度范圍內(nèi)，第i層土的計(jì)算沉降量（mm)。在設(shè)計(jì)時(shí)，為了防止由于偏心荷載使同一基礎(chǔ)兩側(cè)產(chǎn)第五節(jié)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的施工★剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的施工可采用明挖的方法進(jìn)行基坑開挖，開挖工作應(yīng)盡量在枯水期或少水季節(jié)進(jìn)行，且不宜間斷?；油谥粱自O(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)立即對基底土質(zhì)及坑底情況進(jìn)行檢驗(yàn)，驗(yàn)收合格后應(yīng)盡快修筑基礎(chǔ)，不得將基坑暴露過久。★基坑可用機(jī)械或人工開挖，接近基底設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)留30cm高度由人工開挖，以免破壞基底土的結(jié)構(gòu)。★基坑開挖過程中要注意排水，基坑尺寸要比基底尺寸每邊大0.5～1.0m，以方便設(shè)置排水溝及立模板和砌筑工作。基坑開挖時(shí)根據(jù)土質(zhì)及開挖深度對坑壁予以維護(hù)或不維護(hù)，維護(hù)的方式有多種多樣。水中開挖基坑還需先修筑防水圍堰。第五節(jié)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的施工★剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的施工可采用明挖的無維護(hù)基坑有維護(hù)基坑：板樁墻支護(hù)：噴射混凝土護(hù)壁混凝土圍圈護(hù)壁無支撐式支撐式：錨撐式單支撐多支撐一、旱地上基坑開挖及圍護(hù)無維護(hù)基坑有維護(hù)基坑：板樁墻支護(hù)：噴射混凝土護(hù)壁混凝土圍圈護(hù)當(dāng)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(shí)，坑壁可不加維護(hù)，此時(shí)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?；悠露瓤蓞⒖枷卤磉x用?；由疃却笥?m時(shí)，可將坑壁坡度適當(dāng)放緩或加設(shè)平臺。在一般土質(zhì)條件下開挖基坑時(shí)，應(yīng)采用放坡開挖的方法。基坑頂緣若有荷載時(shí)，頂緣與動荷載之間至少留1m寬護(hù)道。（一）無維護(hù)基坑當(dāng)基坑較淺，地下水位較低或滲水量較少，不影響坑壁穩(wěn)定當(dāng)基坑較深，土質(zhì)條件較差，地下水影響較大或放坡開挖對鄰近建筑有影響時(shí)，應(yīng)對坑壁進(jìn)行維護(hù)。目前護(hù)壁方法很多，選擇護(hù)壁的方法與開挖深度、土質(zhì)條件及地下水位高低、施工技術(shù)條件、材料供應(yīng)等有密切關(guān)系，現(xiàn)僅就目前常用的方法介紹如下：1.板樁墻支護(hù)板樁是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(shè)支撐，開挖基坑過程中始終是在板樁支護(hù)下進(jìn)行。①板樁材料:有木板樁、鋼筋混凝土板樁和鋼板樁②板樁分類：板樁墻分無支撐式、支撐式和錨撐式（二）有維護(hù)基坑當(dāng)基坑較深，土質(zhì)條件較差，地下水影響較大或放坡開挖對2.噴射混凝土護(hù)壁2.噴射混凝土護(hù)壁①噴射混凝土護(hù)壁的基本原理：噴射混凝土護(hù)壁的基本原理是以高壓空氣為動力，將攪拌均勻的砂、石、水泥和速凝劑干料，由噴射機(jī)經(jīng)輸料管吹送到噴槍，在通過噴槍的瞬間，加入高壓水進(jìn)行混合，自噴嘴射出，噴射在坑壁上，形成環(huán)形混凝土護(hù)壁結(jié)構(gòu)，以承受土壓力。②適用范圍：噴射混凝土護(hù)壁，宜用于土質(zhì)較穩(wěn)定，滲水量不大，深度小于10m，直徑為6—12m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(shí)例。③混凝土噴射順序：對于無水、少量滲水坑壁可由下向上一環(huán)一環(huán)進(jìn)行；對于滲水較大的坑壁，噴護(hù)應(yīng)由上向下進(jìn)行，以防止新噴混凝土被水沖流；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(hù)，最后用竹管將集中的股水引出。分層噴護(hù)高度5m左右，沿坑周分若干區(qū)段。①噴射混凝土護(hù)壁的基本原理：噴射混凝土護(hù)壁的基本原理是以高壓④混凝土噴射厚度：取決于地質(zhì)條件、滲水量、基坑直徑和深度等。一般粘性土、砂土和碎卵石類土:無滲水，厚度3－8cm，少量滲水，5－10cm；穩(wěn)定性差的土（淤泥、粉砂等）:無滲水，厚度10－15cm，少量滲水，15cm，大量滲水，15－20cm，一次噴射達(dá)不到厚度，則應(yīng)在混凝土終凝后再補(bǔ)噴，直到達(dá)到規(guī)定厚度。⑤噴射混凝土材料要求：水泥應(yīng)硬化快，早期強(qiáng)度高，保水性好的硅酸鹽水泥或普通水泥，標(biāo)號不低于25號；粗集料最大粒徑嚴(yán)格控制在噴射機(jī)允許范圍，細(xì)集料宜用中砂，且應(yīng)嚴(yán)格控制其含水量在4％－6％之間；混凝土水灰比為0.4－0.5；水泥與骨料比1：4－1：5；速凝劑摻量為水泥用量的2％－4％，摻入后停放時(shí)間不應(yīng)超過20分鐘?；炷脸跄龝r(shí)間不大于5分鐘，終凝時(shí)間不大于10分鐘，7天抗壓強(qiáng)度一般達(dá)13.7MPa，最高達(dá)26.3MPa。④混凝土噴射厚度：取決于地質(zhì)條件、滲水量、基坑直徑和深度等。噴射混凝土護(hù)壁施工示意圖噴射混凝土護(hù)壁施工示意圖3.混凝土圍圈護(hù)壁3.混凝土圍圈護(hù)壁①適用范圍：混凝土圍圈護(hù)壁則適應(yīng)性較強(qiáng)，可以按一般混凝土施工，基坑深度可達(dá)15m～20m，除流砂及呈流塑狀態(tài)粘土外，可適用于其它各種土類。②厚度：環(huán)形結(jié)構(gòu)，壁厚為15－30cm。③施工要求：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(shí)因失去支承而下墜，頂層混凝土應(yīng)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(yīng)均勻分布對稱施工，及時(shí)澆筑混凝土壁支護(hù)，每層坑壁無混凝土壁支護(hù)總長度應(yīng)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，以下每層高1m～1.5m。④材料要求：圍圈混凝土一般采用15號早強(qiáng)混凝土，為使基坑開挖和支護(hù)工作連續(xù)不間斷進(jìn)行，一般在圍圈混凝土抗壓強(qiáng)度到達(dá)2500KPa強(qiáng)度時(shí)，即可拆除模板。噴射混凝土護(hù)壁要求有熟練的技術(shù)工人和專門設(shè)備，對混凝土用料的要求也較嚴(yán)。①適用范圍：混凝土圍圈護(hù)壁則適應(yīng)性較強(qiáng)，可以按一般混凝土施工基坑如果在地下水位以下，隨著基坑的下挖，滲水將不斷涌集基坑，因而施工過程中必須不斷地排水，以保持基坑底干燥，便于基坑挖土和基礎(chǔ)地砌筑與養(yǎng)護(hù)。目前常用地基坑排水法有表面排水和井點(diǎn)法降低地下水位兩種。二、基坑排水基坑如果在地下水位以下，隨著基坑的下挖，滲水將不斷涌1、概念及注意事項(xiàng)：它是在基坑整個開挖過程及基礎(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，并引向一個或數(shù)個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。2、優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：這種排水方法設(shè)備簡單、費(fèi)用低，一般土質(zhì)條件下均可采用。缺點(diǎn)：但當(dāng)?shù)鼗翞轱柡头奂?xì)砂土等粘聚力較小的細(xì)粒土層時(shí)，由于抽水會引起流砂現(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。（一）表面排水法1、概念及注意事項(xiàng)：（一）表面排水法

表面排水法示意圖1.集水溝；2.集水坑；3.水泵；4.吸水籠頭表面排1、適用范圍：對粉質(zhì)土、粉砂類土等如采用表面排水極易引起流砂現(xiàn)象，影響基坑穩(wěn)定，此時(shí)可采用井點(diǎn)法降低地下水位排水。（二）井點(diǎn)法降低地下水位2、類型：根據(jù)使用設(shè)備的不同，主要有輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)和深井泵井點(diǎn)等多種類型，可根據(jù)土的滲透系數(shù)、要求降低水位的深度及工程特點(diǎn)選用。1、適用范圍：對粉質(zhì)土、粉砂類土等如采用表面排水極易引起流砂輕型井點(diǎn)降水布置示意

輕型井點(diǎn)降水計(jì)算示意圖井點(diǎn)法降低地下水位適用于滲透系數(shù)為0.1—80m/d（米/天）的砂土，對于滲透系數(shù)小于0.1m/d的淤泥、軟粘土等排水效果較差，需要采用電滲井點(diǎn)排水或其他方法。輕型井點(diǎn)降水布置示意輕型井點(diǎn)降水計(jì)算示意圖井1、圍堰的定義：在水中修筑橋梁基礎(chǔ)時(shí)，開挖基坑前需在基坑周圍先修筑一道防水圍堰，把圍堰內(nèi)水排干后，再開挖基坑修筑基礎(chǔ)。如排水較因難，也可在圍堰內(nèi)進(jìn)行水下挖土，挖至預(yù)定標(biāo)高后先灌注水下封底混凝土，然后再抽干水繼續(xù)修筑基礎(chǔ)。在圍堰內(nèi)不但可以修筑淺基礎(chǔ)，也可以修筑樁基礎(chǔ)等。2、圍堰的種類：土圍堰、草（麻）袋圍堰、鋼板樁圍堰、雙壁鋼圍堰和地下連續(xù)墻圍堰等。三、水中基坑開挖時(shí)的圍堰工程1、圍堰的定義：在水中修筑橋梁基礎(chǔ)時(shí)，開挖基坑前需在基坑周圍3、對圍堰的要求：（1）圍堰頂面標(biāo)高應(yīng)高出施工期間中可能出現(xiàn)的最高水位0.5m以上，有風(fēng)浪時(shí)應(yīng)適當(dāng)加高。（2）修筑圍堰將壓縮河道斷面，使流速增大引起沖刷，或堵塞河道影響通航，因此要求河道斷面壓縮一般不超過流水?dāng)嗝娣e的30%。對兩邊河岸河堤或下游建筑物有可能造成危害時(shí)，必須征得有關(guān)單位同意并采取有效防護(hù)措施。（3）圍堰內(nèi)尺寸應(yīng)滿足基礎(chǔ)施工要求，留有適當(dāng)工作面積，由基坑邊緣至堰腳距離一般不少于1m。（4）圍堰結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受施工期間產(chǎn)生的土壓力、水壓力以及其他可能發(fā)生的荷載，滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定要求。圍堰應(yīng)具有良好的防滲性能。3、對圍堰的要求：

在水深較淺（2m以內(nèi)），流速緩慢，河床滲水較小的河流中修筑基礎(chǔ)可采用土圍堰或草袋圍堰。土圍堰用粘性土填筑，無粘性土?xí)r，也可用砂土類填筑，但須加寬堰身以加大滲流長度，砂土顆粒越大堰身越要加厚。圍堰斷面應(yīng)根據(jù)使用土質(zhì)條件，滲水程度及水壓力作用下的穩(wěn)定確定。若堰外流速較大時(shí)，可在外側(cè)用草袋柴排防護(hù)。此外，還可以用竹籠片石圍堰和木籠片石圍堰做水中圍堰，其結(jié)構(gòu)由內(nèi)外二層裝片石的竹（木）籠中間填粘土心墻組成。粘土心墻厚度不應(yīng)小于2m。為避免片石籠對基坑頂部壓力過大，并為必要時(shí)變更基坑邊坡留有余地，片石籠圍堰內(nèi)側(cè)一般應(yīng)距基坑頂緣3m以上。

（一）土圍堰和草袋圍堰土圍堰草袋圍堰在水深較淺（2m以內(nèi)），流速緩慢，河床滲水較小的河流（二）鋼板樁圍堰

當(dāng)水較深時(shí)，可采用鋼板樁圍堰。修建水中橋梁基礎(chǔ)常使用單層鋼板樁圍堰，其支撐（一般為萬能桿件構(gòu)架，也采用浮箱拼裝）和導(dǎo)向（由槽鋼組成內(nèi)外導(dǎo)環(huán)）系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)稱“圍囹”或“圍籠”。圍囹打鋼板樁施工過程：駁船拼裝圍囹，墩位拋錨，圍囹中打定位樁，將圍囹定位在定位樁上作為施工平臺，撤除駁船，沿著導(dǎo)環(huán)插打板樁。鋼板樁圍堰施工基本順序：1、施工準(zhǔn)備；2、導(dǎo)框安裝；3、插打與合攏；4、抽水堵漏及拔樁整理。（二）鋼板樁圍堰當(dāng)水較深時(shí)，可采用鋼板樁圍堰。修建水★插打順序：一般自上游靠近主流一角開始分兩側(cè)插向下游，并使靠主流一側(cè)所打樁數(shù)多于另一側(cè)。（目的：盡可能使流水壓力使板樁與周圍密貼，定位準(zhǔn)確）插打能否順利合攏在于樁身是否垂直和圍堰周邊能否為鋼板樁數(shù)所均分，插打合攏后，再將板樁打至設(shè)計(jì)標(biāo)高。）圓形圍堰插打次序

★插打順序：一般自上游靠近主流一角開始分兩側(cè)插向下游，并使靠★打樁順序：

由合攏樁開始從兩邊依次進(jìn)行，打鋼板樁所用樁錘一般使用復(fù)打汽錘，下配樁帽，用吊機(jī)吊至于樁上錘擊。鋼板樁圍堰在使用中應(yīng)防止圍堰內(nèi)水位高于圍堰外水位，可在低于低水位處設(shè)聯(lián)通管，直到圍堰內(nèi)抽水時(shí)再封閉。圍堰內(nèi)抽水到各層支撐導(dǎo)梁處，應(yīng)逐層將導(dǎo)梁與鋼板樁之間的縫隙用木楔楔緊，圍堰內(nèi)除土一般采用空氣吸泥機(jī)進(jìn)行，吸泥達(dá)到預(yù)計(jì)標(biāo)高就可以清底灌注水下混凝土封底，然后在圍堰內(nèi)抽水，水抽干后在封底混凝土頂面清除浮漿和泥污后修筑基礎(chǔ)及墩身，墩身出水后可拆除鋼板樁圍堰，周轉(zhuǎn)使用?！锎驑俄樞颍涸谏钏行藿蛄夯A(chǔ)還可以采用雙壁鋼圍堰。雙壁鋼圍堰一般做成圓形結(jié)構(gòu)，它本身實(shí)際上是一個浮式鋼沉井。（三）雙壁鋼圍堰在深水中修建橋梁基礎(chǔ)還可以采用雙壁鋼圍堰。雙壁地下連續(xù)墻是近幾十年來伴隨著鉆孔灌注樁施工技術(shù)在地下工程和基礎(chǔ)工程施工中發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，它既可以是結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)的一部分，也可以在修筑施工中起到圍堰支護(hù)基坑的作用。（四）地下連續(xù)墻圍堰地下連續(xù)墻是近幾十年來伴隨著鉆孔灌注樁施工技術(shù)1、板樁墻的作用：板樁墻的作用是擋住基坑四周的土體，防止土體下滑和防止水從坑壁周圍滲入或從坑底上涌，避免滲水過大或形成流砂而影響基坑開挖。它主要承受土壓力和水壓力，因此，板樁墻本身也是擋土墻，但又非一般剛性擋墻，它在承受水平壓力時(shí)是彈性變形較大的柔性結(jié)構(gòu)，它的受力條件與板樁墻的支撐方式、支撐的構(gòu)造、板樁和支撐的施工方法以及板樁入土深度密切相關(guān)，需要進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)計(jì)算。第五節(jié)板樁墻圍堰的計(jì)算

2、板樁墻的計(jì)算內(nèi)容：（1）板樁墻側(cè)向壓力計(jì)算（2）確定板樁墻插入土中深度（3）計(jì)算板樁墻截面內(nèi)力，驗(yàn)算板樁材料強(qiáng)度，確定板樁尺寸（4）板樁支撐計(jì)算（5）基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算（6）水下混凝土封底計(jì)算1、板樁墻的作用：板樁墻的作用是擋住基坑四周的土體，防止土體作用于板樁墻的外力主要來自坑壁土壓力和水壓力，或坑頂其它荷載(如挖、運(yùn)土機(jī)械等)所引起的側(cè)向壓力。

板樁墻土壓力計(jì)算比較復(fù)雜，因?yàn)榘鍢度岫却?，在土壓力作用下將發(fā)生彎曲變形，此種變形又反過來影響土壓力的大小與分布，二者密切相關(guān)，相互影響，因此板樁墻上土壓力主要取決于土的性質(zhì)和板樁墻在施工和使用期間的變形情況。由于它大多是臨時(shí)結(jié)構(gòu)物，因此常采用比較粗略的近似計(jì)算，即不考慮板樁墻的實(shí)際變形，仍沿用古典土壓力理論計(jì)算作用于板樁墻上的土壓力。一般用朗金理論來計(jì)算不同深度z處每延米寬度內(nèi)的主、被動土壓力強(qiáng)度Pa，Pp(kPa)：一、側(cè)向壓力計(jì)算作用于板樁墻的外力主要來自坑壁土壓力和水壓力，或坑頂為計(jì)算方便，當(dāng)為粘性土?xí)r，采用等代內(nèi)摩擦角，其值參照下表為計(jì)算方便，當(dāng)為粘性土?xí)r，采用等代內(nèi)摩擦角，其值參照下表圖所示的懸臂式板樁墻，因板樁不設(shè)支撐，故墻身位移較大，通?？捎糜趽跬粮叨炔淮蟮呐R時(shí)性支撐結(jié)構(gòu)。懸臂式板樁墻的破壞一般是板樁繞樁底端b點(diǎn)以上的某點(diǎn)o轉(zhuǎn)動。這樣在轉(zhuǎn)動點(diǎn)o以上的墻身前側(cè)以及o點(diǎn)以下的墻身后側(cè)，將產(chǎn)生被動抵抗力，在相應(yīng)的另一側(cè)產(chǎn)生主動土壓力。由于精確地確定土壓力的分布規(guī)律困難，一般近似地假定土壓力的分布圖形如圖所示：墻身前側(cè)是被動土壓力（bcd），其合力為Ep,并考慮有一定的安全系數(shù)K（一般取K=2）；1、在墻身后方為主動土壓力分布，合力為Ea。2、墻前為被動土壓力分布，合力為Ep；3、另外在樁下端b點(diǎn)還作用有被動土壓力，由于作用位置不易確定，計(jì)算時(shí)假定作用在樁端b點(diǎn)?？紤]到的實(shí)際作用位置應(yīng)在樁端以上一段距離，因此，在最后求得板樁的入土深度t后，再適當(dāng)增加10～20%。二、懸臂式板樁墻的計(jì)算圖所示的懸臂式板樁墻，因板樁不設(shè)支撐，故墻身位移較大例題：已知地基土為砂礫，γ=19kN/m3，φ=30°，c=0，K=2，基坑開挖深度h=1.80m，計(jì)算懸臂式板樁需要入土深度t及樁身的最大彎矩。例題：已知地基土為砂礫，γ=19kN/m3，φ=30°，c=天然地基上的淺基礎(chǔ)(z)課件單支撐板樁墻是指在其頂端附近設(shè)有一個支撐（或拉錨），于支撐點(diǎn)處板樁墻無水平移動而簡化成一簡支支撐。而板樁墻入土部分的變位形態(tài)與入土深度相關(guān)：⑴當(dāng)板樁墻入土深度較淺時(shí)，在墻后主動土壓力作用下，板樁墻下端可能會向著主動土壓力作用方向發(fā)生少量位移或轉(zhuǎn)動，此時(shí)墻前產(chǎn)生被動土壓力將平衡墻后主動土壓力作用，墻下端可看作簡支支承；⑵當(dāng)板樁墻入土深度較深時(shí)，板樁墻的底端向后傾斜，促使后側(cè)也產(chǎn)生被動土壓力。墻前后均出現(xiàn)被動土壓力，形成嵌固彎矩，板樁墻下端可看作為彈性嵌固支承。三、單支撐板樁墻計(jì)算單支撐板樁墻是指在其頂端附近設(shè)有一個支撐（或拉錨），每延米寬度板樁墻后受到主動土壓力Ea（kN/m），墻前受到被動土壓力Ep（kN/m），q為墻后土上均布荷載（kN/m2），（一）下端作為簡支時(shí)的板樁墻計(jì)算每延米寬度板樁墻后受到主動土壓力Ea（kN/m），墻前受到被天然地基上的淺基礎(chǔ)(z)課件例題：已知地基土為砂礫，γ=19kN/m3，φ=30°，c=0，K=2，基坑開挖深度h=8.0m，錨桿位置在地面下h0=1.0m，錨桿設(shè)置間距l(xiāng)=2m，計(jì)算單支撐板樁墻的入土深度t，錨桿拉力Ts以及板樁的最大彎矩。（下端作為簡支情況考慮)TsEaEphh0t例題：已知地基土為砂礫，γ=19kN/m3，φ=30°，c=TsEpEahh0tTsEpEahh0t此種板樁墻是當(dāng)作一端彈性嵌固另一端簡支的梁來研究。板樁墻兩側(cè)作用著分布荷載，即主動土壓力和被動土壓力。在基底下K點(diǎn)，板樁無變位，板樁前后土壓力相等。在計(jì)算過程中所要求出的仍是板樁的入土深度、跨中最大彎矩及支撐反力。常用的計(jì)算方法有圖解分析法和等值梁法，現(xiàn)將等值梁法介紹如下：（二）下端作為彈性嵌固支承的板樁墻計(jì)算此種板樁墻是當(dāng)作一端彈性嵌固另一端簡支的梁來研究。板若在得出彎矩圖前已知彎矩零點(diǎn)位置，并于彎矩零點(diǎn)處將梁（即板樁）斷開以簡支計(jì)算，則不難看出所得該段的彎矩圖將同整梁計(jì)算時(shí)一樣，此斷梁段即稱為整梁段的等值梁。對于下端為彈性支撐的單支撐板樁墻，其凈土壓力零點(diǎn)位置與彎矩零點(diǎn)位置很接近，因此可在凈土壓力零點(diǎn)處將板樁劃分為兩個相連的簡支梁來計(jì)算，此種簡化計(jì)算方法就稱為等值梁法，其計(jì)算步驟如下：若在得出彎矩圖前已知彎矩零點(diǎn)位置，并于彎矩零點(diǎn)處將梁天然地基上的淺基礎(chǔ)(z)課件例題：例題：AaEQkRGFKKQksh+uxAaEQkRGFKKQksh+ux

當(dāng)坑底在地面或水面以下很深時(shí)，為了減小板樁的彎距可以設(shè)置多層支撐。支撐的層數(shù)及位置要根據(jù)土質(zhì)、坑深、支撐結(jié)構(gòu)桿件的材料強(qiáng)度以及施工要求等因素?cái)M定。四、多支撐板樁墻計(jì)算

采用簡化方法，先近似地將外力分配到板樁支撐上，例如第二層支撐承受著上下各半跨荷載，其余各支撐也可用相似方法受力。對第一層支撐點(diǎn)取彎矩平衡方程，就可求出板樁的入土深度t。板樁下端的嵌制條件，可根據(jù)土質(zhì)密實(shí)程度假定鉸接或固定于基坑底面以下t/2-t/3（但不小于1m）。計(jì)算時(shí)可將板樁視為一多跨連續(xù)梁用彎矩分配法來計(jì)算各跨的最大彎矩。當(dāng)坑底在地面或水面以下很深時(shí)，為了減小板樁的彎距可以設(shè)板樁支撐的層數(shù)和支撐間距一般采用以下兩種方法設(shè)置：1．等彎矩布置：當(dāng)板樁強(qiáng)度已定，即板樁作為常備設(shè)備使用時(shí)，可按支撐之間最大彎矩相等的原則設(shè)置。2.等反力布置：當(dāng)把支撐作為常備構(gòu)件使用時(shí)，甚至要求各層支撐的斷面都相等時(shí)，可把各層支撐的反力設(shè)計(jì)成相等。板樁支撐的層數(shù)和支撐間距一般采用以下兩種方法設(shè)置：(一)坑底流砂驗(yàn)算若坑底土為粉砂、細(xì)砂等時(shí)，在基坑內(nèi)抽水可能引起流砂現(xiàn)象。一般可采用簡化計(jì)算方法進(jìn)行流砂驗(yàn)算。其原則是板樁有足夠的入土深度以增大滲流長度，減小向上動水力。五、基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算由于基坑內(nèi)抽水后引起的水頭差h造成的滲流，其最短滲流途徑為基坑抽水后水頭差引起的滲流在流程t中水對土粒動水力應(yīng)是垂直向上的，故可要求此動水力不超過土的有效重度b，則不產(chǎn)生流砂的安全條件為:式中：K——安全系數(shù)，取2.0；i——水力梯度，

w

——水的重度。由此可計(jì)算確定板樁要求的入土深度t。(一)坑底流砂驗(yàn)算五、基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算由于基坑內(nèi)抽水后引起的水（二）坑底隆起驗(yàn)算開挖較深的軟土地基時(shí)，在坑壁土體自重和坑頂荷載的作用下，坑底軟土可能受擠在坑底發(fā)生隆起現(xiàn)象。常用簡單方法驗(yàn)算，即假定地基破壞時(shí)會發(fā)生如圖的滑動面，其滑動面圓心在最底層支撐點(diǎn)A處，半徑為x，垂直面上的抗滑阻力不予考慮，則滑動力矩為:板樁支護(hù)的軟土滑動面假設(shè)穩(wěn)定力矩為

式中：Su——滑動面上不排水抗剪強(qiáng)度，如土為飽和軟粘土，則=0，Su=Cu。M與Md之比即為安全系數(shù)K，如基坑處地層土質(zhì)均勻，則安全系數(shù)為式中以弧度表示。（二）坑底隆起驗(yàn)算板樁支護(hù)的軟土滑動面假設(shè)穩(wěn)定力矩為式有時(shí)鋼板樁圍堰需要進(jìn)行水下封底混凝土后在圍堰內(nèi)抽水修筑基礎(chǔ)和墩身，在抽干水后封底混凝土底面因圍堰內(nèi)外水頭差而受到向上的靜水壓力，若板樁圍堰和封底混凝土之間的粘結(jié)作用不致被靜水壓力破壞，則封底混凝土及圍堰有可能被水浮起，或者封底混凝土產(chǎn)生向上撓曲而折裂，因而封底混凝土應(yīng)有足夠的厚度，以確保圍堰安全。六、封底混凝土厚度計(jì)算有時(shí)鋼板樁圍堰需要進(jìn)行水下封底混凝土后在圍堰內(nèi)作用在封底層的浮力是由封底混凝土和圍堰自重，以及板樁和土的摩阻力來平衡的。當(dāng)板樁打入基底以圖封底混凝土最小厚度以下深度不大時(shí)，平衡浮力主要靠封底混凝土自重，若封底混凝土最小厚度為x，如圖所示，則：其中：式中：——考慮未計(jì)算樁土間摩阻力和圍堰自重的修正系數(shù)，小于1，具體數(shù)值由經(jīng)驗(yàn)確定；w——水的重度，取10kN/m3;c——混凝土重度，取23kN/m3;h——封底混凝土頂面處水頭高度（m）。封底混凝土最小厚度作用在封底層的浮力是由封底混凝土和圍堰自重，以如板樁打入基坑下較深，板樁與土之間摩阻力較大，加上封底層及圍堰自重整個圍堰不會被水浮起，此時(shí)封底層厚度應(yīng)由其強(qiáng)度確定?，F(xiàn)一般按容許應(yīng)力法并簡化計(jì)算，假定封底層為一簡支單向板，其頂面在靜水壓力作用下產(chǎn)生彎曲拉應(yīng)力：經(jīng)整理得

由此可解得封底混凝土層厚x式中：W——封底層每米寬斷面的截面模量（m3）；l——圍堰寬度（m）；[]——水下混凝土容許彎曲應(yīng)力，考慮水下混凝土表層質(zhì)量較差、養(yǎng)護(hù)時(shí)間短等因素，不宜取值過高，一般用100200kPa?！獾谆炷凉嘧r(shí)厚度宜比計(jì)算值超過0.250.50m,以便在抽水后將頂層浮漿、軟弱層鑿除，以保證質(zhì)量。當(dāng)需要進(jìn)一步計(jì)算封底混凝土層厚度時(shí)可參照教材第四章沉井基礎(chǔ)式（4-54）進(jìn)行。如板樁打入基坑下較深，板樁與土之間摩阻力較大，第六節(jié)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)計(jì)算算例（1）設(shè)計(jì)資料及基本數(shù)據(jù)（2）橋臺與基礎(chǔ)構(gòu)造及擬定尺寸（3）作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算（4）作用效應(yīng)組合（5）地基承載力驗(yàn)算（6）基底合力偏心距驗(yàn)算（7）基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗(yàn)算（8）沉降驗(yàn)算第六節(jié)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)計(jì)算算例（1）設(shè)計(jì)資料及基本數(shù)據(jù)第六節(jié)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)計(jì)算算例（1）設(shè)計(jì)資料及基本數(shù)據(jù)某橋梁上部結(jié)構(gòu)采用裝配式鋼筋混凝土簡支T形梁，標(biāo)準(zhǔn)跨徑20.00m，計(jì)算跨徑19.50m，擺動支座，橋面寬度為凈7m+2×1.0m，該工程為二級公路橋涵，設(shè)計(jì)安全等級為二級，汽車荷載等級為公路—II級，人群荷載為3.0kN/m2，雙車道，下部為埋置式橋臺，按照《公橋基規(guī)》）進(jìn)行設(shè)計(jì)及驗(yàn)算。材料：臺帽、耳墻及截面a-a以上混凝土強(qiáng)度等級為C25，γ1=25.00kN/m3，截面a-a以下臺身為漿砌石（面墻用塊石、其他用片石，石料強(qiáng)度不小于MU40，采用水泥砂漿的強(qiáng)度等級為M7.5），γ2=23.00kN/m3，基礎(chǔ)用C25素混凝土澆注，γ3=24.00kN/m3。臺后和溜坡填土γ4=17.00kN/m3，填土內(nèi)摩擦角=35°，粘聚力c=0。第六節(jié)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)計(jì)算算例（1）設(shè)計(jì)資料及基本數(shù)據(jù)水文、地質(zhì)資料：設(shè)計(jì)洪水水位標(biāo)高離基底的距離為6.5m（即在a-a截面處），地基土的物理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見表所示。土工試驗(yàn)成果表

水文、地質(zhì)資料：設(shè)計(jì)洪水水位標(biāo)高離基底的距離為6.5淺基礎(chǔ)分為兩層，每層厚度為0.5m，襟邊和臺階等寬為0.4m。根據(jù)襟邊和臺階構(gòu)造要求初擬平面尺寸（如圖）?；A(chǔ)用C25混凝土澆注，混凝土的剛性角max=40°。基礎(chǔ)的擴(kuò)散角為

所以基礎(chǔ)的尺寸滿足強(qiáng)度要求。（2）橋臺與基礎(chǔ)構(gòu)造及擬定尺寸淺基礎(chǔ)分為兩層，每層厚度為0.5m，襟邊和臺階等寬為埋置式橋臺及剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的構(gòu)造尺寸

埋置式橋臺及剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的構(gòu)造尺寸（3）作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算1）結(jié)構(gòu)重力及基礎(chǔ)上土重根據(jù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和襟邊上土的體積與重度，可得到結(jié)構(gòu)重力及基礎(chǔ)上土重標(biāo)準(zhǔn)值如表所示。序號計(jì)算式豎直力P（kN)對基底中心軸偏心距e(m)對基底中心的彎矩M(kN·m)備注10.8×1.34×7.7×25.00206.361.35278.5920.5×1.35×7.7×25.00129.941.075139.6930.5×2.4×0.35×25.0021.002.9561.954（0.35+0.7）×2×25.0063.002.55160.6551.66×1.25×7.7×25.00399.431.125449.3661.25×5.5×7.7×23.001217.561.1251369.76符號規(guī)定：偏心距：位于基底中心右側(cè)為“＋”號，左側(cè)為“-”號；彎矩：“位于逆時(shí)針方向取“-”號；順時(shí)針方向取“＋”號。70.5×1.85×5.5×7.7×23.00901.00-0.12-108.1280.5×3.7×8.5×24.00377.400.137.7490.5×4.3×9.3×24.00479.8800101420.56-1.055-1498.7011（5.13+7.73）×0.8×3.9×2×17.00682.09-0.07-47.74120.5×0.4×4.3×2×17.0029.2400130.5×0.4×8.5×17.0028.90-1.95-56.3614上部構(gòu)造恒載848.050.65551.23（3）作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算序號計(jì)算式豎直力對基底中心軸對基底中2）土壓力計(jì)算①臺后填土表面無車輛荷載時(shí)主動土壓力。2）土壓力計(jì)算①臺后填土表面無車輛荷載時(shí)主動土壓力。②臺后填土表面有車輛荷載時(shí)主動土壓力。②臺后填土表面有車輛荷載時(shí)主動土壓力。天然地基上的淺基礎(chǔ)(z)課件③臺前溜坡填土自重對橋臺前側(cè)面上的主動土壓力計(jì)算。③臺前溜坡填土自重對橋臺前側(cè)面上的主動土壓力計(jì)算。天然地基上的淺基礎(chǔ)(z)課件3）汽車荷載支座活載反力計(jì)算車道荷載的橋面布置如圖所示。根據(jù)《公橋通規(guī)》規(guī)定，計(jì)算支座對橋上作用的汽車荷載產(chǎn)生反力時(shí)，應(yīng)采用車道荷載，公路—Ⅱ車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為qk

=0.75×10.5=7.875，

由于重力式墩臺不計(jì)由汽車荷載引起的沖擊力，所以由汽車荷載引起的支座反力為：R1=(178.5＋7.875×19.5/2)×2＝510.56kN（以兩車道計(jì)算，不予折減）。支座反力作用點(diǎn)離基底形心軸的距離：eR1＝2.15-1.5＝0.65m對基底形心軸的力矩為：MR1＝510.56×0.65＝331.86kN·m本例計(jì)算跨徑為19.5m，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk采用直線內(nèi)插求得：Pk=238×0.75=178.5kN。3）汽車荷載支座活載反力計(jì)算車道荷載的橋面布置如圖所4）人群荷載反力人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.0kN/m2，支座反力：R2＝×19.5×1×3.0×2＝58.5kN對基底形心軸的力矩為：MR2＝58..5×0.65＝38.03kN·m5）汽車荷載制動力計(jì)算一個設(shè)計(jì)車道上車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長度上計(jì)算的總重力的10%為：T1=（178.5＋7.875×19.5）×0.1=33.20kN＜90kN因此取90kN計(jì)算。簡支梁擺動支座應(yīng)計(jì)算的制動力：T=0.25×T1=0.25×90=22.5kN制動力對基底形心的彎矩為：MT=22.5×（10-1.34）=194.85kN·m4）人群荷載反力人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.0kN/m2，支座反力：6）支座摩阻力計(jì)算取擺動支座摩擦系數(shù)=0.05，作用于支座上由上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效應(yīng)為W=848.05kN，則支座摩阻力為：F=μW=0.05×848.05=42.40kNF對基底形心軸的力矩為：MF=42.40×（10-1.34）=367.18kN·m（方向按組合需要確定）對于實(shí)體埋置式橋臺，不計(jì)汽車荷載的沖擊力，同時(shí)從以上對制動力和支座摩阻力的計(jì)算結(jié)果表明，支座摩阻力大于汽車制動力。因此，在荷載組合中，應(yīng)以支座摩阻力作為控制設(shè)計(jì)。6）支座摩阻力計(jì)算對于橋臺，不計(jì)縱、橫向風(fēng)荷載。將以上作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算結(jié)果列于下表。作用名稱水平力（kN）豎向力（kN）彎矩（kN·m）永久作用結(jié)構(gòu)及土重06804.411338.05臺后土壓力-1541.80486.13-4283.47臺前土壓力426.89134.60581.47可變作用汽車荷載0510.56331.86汽車引起的土壓力-226.3271.36-1017.75人群荷載058.5038.03支座摩阻力±42.400±367.18作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值匯總表對于橋臺，不計(jì)縱、橫向風(fēng)荷載。將以上作用效應(yīng)標(biāo)（4）作用效應(yīng)組合

根據(jù)實(shí)際可能，可按以下五種情況進(jìn)行作用效應(yīng)組合。1）橋上無車道荷載和人群荷載，臺后也無車輛荷載的情況組合中應(yīng)包括結(jié)構(gòu)重力及基礎(chǔ)上土重、臺后填土表面有車輛荷載時(shí)的土壓力、臺前土壓力以及支座摩阻力。2）橋上有車道荷載和人群荷載，臺后無車輛荷載的情況組合中應(yīng)包括結(jié)構(gòu)重力及基礎(chǔ)上土重、臺后填土表面無車輛荷載時(shí)的土壓力、臺前土壓力、汽車及人群荷載支座反力、支座摩阻力。3）橋上有車道荷載和人群荷載，臺后有車輛荷載的情況組合中應(yīng)包括結(jié)構(gòu)重力及基礎(chǔ)上土重、臺后填土表面有車輛荷載時(shí)的土壓力、臺前土壓力、汽車及人群荷載支座反力、支座摩阻力。4）橋上無車道荷載和人群荷載，臺后有車輛荷載的情況組合中應(yīng)包括結(jié)構(gòu)重力及基礎(chǔ)上土重、臺后填土表面有車輛荷載時(shí)的土壓力、臺前土壓力、支座摩阻力。5）施工階段（無上部構(gòu)造時(shí)）組合中應(yīng)包括結(jié)構(gòu)（上部結(jié)構(gòu)除外）重力及基礎(chǔ)上土重、臺后填土表面無車輛荷載時(shí)的土壓力、臺前土壓力。（4）作用效應(yīng)組合作用效應(yīng)組合情況水平力（kN）豎向力（kN）彎矩（kN·m）1-1157.317425.14-2731.132-1157.317994.2-2361.243-1383.638065.56-3378.994-1383.637496.5-3748.885-114.916577.09-2915.18為了驗(yàn)算的需要，將以上五種情況的作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合結(jié)果列于下表中。作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值組合表作用效應(yīng)水平力（kN）豎向力（kN）彎矩（kN·m）（5）地基承載力驗(yàn)算1）臺前、臺后填土對基底產(chǎn)生的附加應(yīng)力計(jì)算（5）地基承載力驗(yàn)算1）臺前、臺后填土對基底產(chǎn)生的附加應(yīng)力計(jì)2）基底壓應(yīng)力計(jì)算按《公橋基規(guī)》(JTGD63-2007）規(guī)定，應(yīng)采用正常使用極限狀態(tài)的作用短期效應(yīng)組合計(jì)算，且可變作用的頻遇值系數(shù)均取為1.0。經(jīng)比較可知，按情況3計(jì)算最不利，則：2）基底壓應(yīng)力計(jì)算3）地基承載力驗(yàn)算①持力層承載力②下臥層承載力3）地基承載力驗(yàn)算②下臥層承載力天然地基上的淺基礎(chǔ)(z)課件（6）基底合力偏心距驗(yàn)算（6）基底合力偏心距驗(yàn)算天然地基上的淺基礎(chǔ)(z)課件（7）基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗(yàn)算根據(jù)《公橋基規(guī)》(JTGD63-2007）的規(guī)定，應(yīng)采用承載能力極限狀態(tài)的基本組合驗(yàn)算，按穩(wěn)定性驗(yàn)算要求，其中結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)、分項(xiàng)系數(shù)和組合系數(shù)均取1.0，即按標(biāo)準(zhǔn)值作用效應(yīng)組合。按穩(wěn)定性驗(yàn)算要求，應(yīng)分別對使用階段和施工階段進(jìn)行驗(yàn)算。1）使用階段驗(yàn)算①抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算。（7）基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗(yàn)算根據(jù)《公橋基規(guī)》(JTGD63-2007②抗滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算。2）施工階段驗(yàn)算②抗滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算。2）施工階段驗(yàn)算①抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算。②抗滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算。①抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算。②抗滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算。（8）沉降驗(yàn)算由于持力層以下的土層II為軟弱下臥層，按其壓縮系數(shù)為中壓縮性土，對基礎(chǔ)沉降影響較大，故應(yīng)驗(yàn)算沉降。根據(jù)規(guī)定，計(jì)算地基變形時(shí)，按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，傳至基礎(chǔ)底面上的作用效應(yīng)采用荷載長期效應(yīng)組合，按分層總和法計(jì)算沉降。計(jì)算過程(略)。（8）沉降驗(yàn)算第二章天然地基上的淺基礎(chǔ)基本要求：1、掌握地基基礎(chǔ)方案的類型，設(shè)計(jì)等級，影響埋置深度的因素。2、熟練掌握地基承載力驗(yàn)算，無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì)3、了解地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)需考慮的因素，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求，淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的步驟，所需資料，淺基礎(chǔ)的類型。第二章天然地基上的淺基礎(chǔ)基本要求：天然地基上的淺基礎(chǔ)是指修建在天然土層上，基礎(chǔ)底面的埋置深度小于其窄邊尺寸或埋入地層深度較淺（在5m以內(nèi)），一般采用敞開挖基坑和敞坑排水修筑的基礎(chǔ)，所以也將其稱為明挖基礎(chǔ)或擴(kuò)大基礎(chǔ)。2、淺基礎(chǔ)的荷載傳遞

上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)應(yīng)力和變形

地基荷載基底壓力1、淺基礎(chǔ)的定義

第一節(jié)概述天然地基上的淺基礎(chǔ)是指修建在天然土層上，基礎(chǔ)底面的埋3、淺基礎(chǔ)的特點(diǎn)天然地基上的淺基礎(chǔ)具有：①埋深淺；②結(jié)構(gòu)形式簡單；③穩(wěn)定性好；④施工質(zhì)量易于保證；⑤施工方法簡便；⑥造價(jià)較低等特點(diǎn)。所以只要地基承載力能滿足要求，淺基礎(chǔ)是橋梁及涵洞等結(jié)構(gòu)物優(yōu)先考慮的基礎(chǔ)形式。3、淺基礎(chǔ)的特點(diǎn)天然地基上的淺基礎(chǔ)具有：第二節(jié)淺基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造一、淺基礎(chǔ)常用類型劃分按受力條件分類：剛性基礎(chǔ)柔性基礎(chǔ)剛性基礎(chǔ)aa柔性基礎(chǔ)按施工方法分類：就地砌筑裝配式第二節(jié)淺基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造一、淺基礎(chǔ)常用類型劃分1、剛性基礎(chǔ)（無筋基礎(chǔ)）：（1）概念：用抗壓性能較好而抗拉、抗剪性能較差的材料建造的基礎(chǔ)，即無筋基礎(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)。剛性基礎(chǔ)1、剛性基礎(chǔ)（無筋基礎(chǔ)）：剛性基礎(chǔ)（2）主要形式：剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)、單獨(dú)柱下剛性基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)等。

剛性擴(kuò)