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第七章 桥梁支座、墩台与基础 本章内容 第一节 桥梁支座 第二节 桥墩和墩台 第三节 桥梁基础 第三节 桥梁基础 一、基础的作用与要求 基础指桥梁结构物直接与地基接触的部分，是桥梁下部结构的重要组成部分。承受基础传来的荷载的那一部分地层（岩层或土层）则称为地基。地基与基础受到各种荷载后，其本身将产生应力和变形。为了保证桥梁的正常使用和安全，地基和基础必须具有足够的强度和稳定性，变形也应在容许范围之内。根据地基土的土层变化情况、上部结构的要求和荷载特点，桥梁基础可采用各种类型。 基础类型的选定主要取决于地质土层的工程性质与水文地质条件、荷载特性、桥梁结构型式及使用要求，以及材料的供应和施工技术等因素。 选择的原则是：力争做到使用上安全可靠、施工上简便可行、经济上节约合理。因此，必要时应作不同方案的比较，从中得出较为适宜与合理的设计和施工方案。 众多工程实例表明，桥梁的地基与基础的设计与施工质量的好坏，是关系到整座桥梁质量的根本问题。因为基础工程是隐蔽工程，如有缺陷，较难发现，也较难弥补或修复，而这些缺陷往往直接影响整座桥梁的使用甚至安危。基础工程施工的进度，经常控制全桥施工进度。下部工程的造价，尤其是在复杂地质条件下或深水基础，通常占全桥相当大的比重。因此，从事这项工作必须做到精心设计，精心施工，确保万无一失。 桥梁结构是一个整体，上下部结构和地基是共同工作，相互影响的。地基的任何变形都必然引起上下部结构的相应位移，上下部结构的受力行为也必然关系到地基的强度和稳定条件。所以，桥梁基础的设计、施工都应紧密结合桥梁结构的特点和要求，全面分析，综合考虑。 本节简要介绍浅置基础、桩及管柱基础和沉井基础。 二、基础的类型与构造 桥梁基础根据埋置深度分为浅置基础和深置基础两类，它们的施工方法不同，设计计算原理不同。 浅置基础是在墩台处直接修建的埋深较浅的基础（一般小于5m）。由于浅层土质不良，有时需把基础埋置于较深的良好地层上，这样的基础称为深基础（一般埋深大于5m）。 基础埋置在土层内深度虽较浅，但在水下部分较深，如深水中的桥墩基础，称为深水基础。浅置基础最为简单，也最常用；当需要设置深基础时，则常采用桩基础或沉井基础，特殊桥位也可能采用其他大型基础或组合形式。桥梁基础的分类见表7.1。 浅置基础浅置基础又称刚性扩大基础（spread foundation)，也称明挖基础。其构造参见图7.39。浅置基础是直接在墩台处开挖基坑修建而成的实体基础，适合于在岸上或水流冲刷影响不大的浅水处，且浅表地基承载力合适的地层。它构造简单，施工方便，最为常见。 明挖扩大基础的平面形状常为矩形，也有其他形式（视墩台身底面的形状而定）；立面形状可为单层或多层台阶扩大形式，其与地基承载力及下部荷载大小等有关，如图7.39所示。 自墩台身底边缘至基顶边缘的距离c1以及台阶宽度c2、c3称为襟边，其作用一方面是扩大基底面积增加基础承载力，另一方面便于对基础施工时在平面尺寸上可能发生的误差进行调整，同时也为了支立墩台身模板的需要。襟边的最小值为20～50cm。基础每层台阶的高度通常为50～100cm，且一般情况下各层台阶宜采取相同厚度。 基础的各级台阶的正交方向的坡线与竖直线所成夹角α称为刚性角，其值不应超过某一限值αmax，以防基础开裂破坏。 αmax 与基础材料有关，混凝土基础为40~45°，石砌基础为 30~35°。 明挖扩大基础的常用材料有混凝土、片石混凝土、浆砌片石等。混凝土标号一般不宜小于C15，浆砌片石一般用M5以上水泥砂浆，25号以上石料。 明挖扩大基础的特点是稳定性好、施工简便、取材容易、能承受较大的荷载，所以只要地基承载力能满足要求，它是桥梁的首选基础形式。但其缺点是自重大，并且在持力层为软弱土时，由于基础面积不能无限制扩大，需要对地基进行处理或加固后才能采用。所以对于荷载较大，上部结构对沉降变形较为敏感，持力层的土质较差且较厚的情况，不宜采用明挖扩大基础。 2．桩及大型管柱基础 当墩台所处位置的覆盖层很厚，适于承载的地基很深，或同时水深也较大时，往往需要采用深基础，桩基础就是一种常用的深基础。 桩基础由若干根桩和承台两部分组成，桩在平面排列上可为一排或几排，所有桩的顶部由承台（footing slab）连成一个整体。在承台上再修筑桥墩或桥台及上部结构，如图7.40。桩身可全部或部分埋入地基土中，当桩身外露在地面上较高时，在桩之间应加横系梁以加强各桩的横向联系。 我国桥梁桩基础大多采用钢筋混凝土桩、预应力混凝土桩和钢桩，混凝土标号一般为C20～C40 。混凝土桩的截面形式有圆形、环形、方形、六角形等，钢桩的截面形式有圆形、H形等。在桩轴方向，也分竖直桩和斜桩，后者通常用于拱桥墩台基础。 随着桥梁建设的发展和工程技术的进步，在桥梁工程实践