地下闭合墙基础.ppt

第十章 地下闭合墙基础 第一节 概 述 地下闭合墙基础是一种土中有基，基内有土的基础形式。对一般的场地条件，凡是能够用一定的施工技术挖掘成槽的地基，均可采用此种基础，尤其是在我国60多万平方公里的黄土地区和一些较干硬的粘土、以及风化岩场地，对缺少较先进的挖槽机械时，均可利用人工开挖基槽(必要时仅需采用简单的支护措施)修筑这种基础。槽孔开挖时可根据其平面尺寸的大小、土质状况以及施工的技术条件采取全部墙断面开挖或分墙段开挖、分段浇注混凝土的施工方法。 第二节 地下闭合墙基础承载力计算 按我国现行“桥规”，对需考虑基础周围地基弹性抗力的深埋基础， 按刚性深基础处理，一般情况下，桥梁基础无需设计成弹性地下闭合墙基础，因刚性地下闭合墙基其截面尺寸较大，墙壁较厚，基础高度不大，在施工技术、机械化水平较低的情况下均可施工。 在考虑不同的施工方法前提下，刚性地下闭合墙基础的设计计算的主要内容有，计算并检算基础的竖向承载力，水平承载力及倾覆稳定性；计算在最不利荷载作用下基础变位和内力；根据内力计算结果进行基础墙壁的竖直主筋设计、细部构造及配筋设计以及施工中基础结构的受力计算等。 2.2水平承载力计算 在对基础进行抗震检算时，因在横向振动荷载作用下以及发生地震时，基内土体与基础有同步变位的趋势(或—起运动)，故考虑基内土体水平承载的作用时要进行折减，或只计基底面水平摩擦力和基础外壁面的地基反力。对非地震力，基础内土体水平抗力有效高度为h(或取一半基内土柱高度)，如图10-7所示。或者不考虑内部土体作用力，按实体基础的计算结果，再相应提高(10-20)％。(这是根据日本有关实桥基础的测试和对两组不同规模的模型试验结果的分析，给出的一个比较保守的数据，供设计中参考) 。水平容许承载力[P]由下式计算。 2.3基础抗覆稳定性计算 对于刚性地下闭合墙基础，当基顶有横向外力作用时（包括力矩），需进行抗倾覆稳定性检算，先要求出基础所能承受的最大容许力矩。此项检算有两种情况，见下图示，当H＋PbPh+Pc时，是类型I的情况，基础的转动中心在基底以上处， 即y0＜L，一般刚性地下闭合墙基础均属此类，极限抗倾覆力矩用下式计算： 3 地下闭合墙基础在横向荷载作用下内力与变位计算 3.1力学计算模型 设地下闭合墙基础计算模型如图10-9所示，基础内外有8种类型的地基弹性抗力，分别用Kθ、αKθ、Ks、εKs、K’s、βK’s、Kc和Kv表示。因基础被看作刚性体，空间刚体变位也非常小，所以在竖向力、水平力和力矩共同作用下，可分开进行计算。假定基础在外力和周围地基弹性抗力的作用下，绕中心轴处某点转动，转动角θ，基础前后墙面的水平抗力地基系数为： 3.2刚性地下闭合墙基础变位计算 根据力学计算图示(图10-10)，列出力的平衡方程，可得到计算基础变位的公式如下： 其中： 3.3 地基系数为常量的解答 在用本节公式计算较干硬黄土地基中地下闭合墙基础的变位，当外力较小、位移较小时，计算结果可能与实际结果相差较大，其主要原因是，计算公式是在假定地基土的弹性抗力与位移是线弹性变化情况推求的，即σx=Cy·△x，而实际上，它们是非线弹塑性变化的关系，通过现场基础荷载试验，实测基础变位与外力的关系是一曲线，而计算出的是一直线，只有在两条线相交的那一点才是完全吻合的，而这一点随着地基系数的比例系数m的取值的大小而前移和后移。如果按σx与位移△x非线弹塑性变化关系来推求计算公式，将使得计算非常复杂，需用数值分析法由计算机编程计算，在实际应用中很不方便。 第四节．地下闭合墙基础的细部结构设计 4.1水平配筋计算 如基础的平面尺寸较大，而墙壁又较薄时，一般要配一定量水平筋，尤其是单元墙接头处，必须设置水平接缝筋。水平筋配置计算是取基础外周面的地基反力较大的一段按框架结构计算，先按混凝土结构进行强度检算，当不满足要求时，墙壁厚又不能增加时，则需配水平受力钢筋。如图10-12，取一定高度闭合墙基础，略去次要因素，(可不考虑内部土体的作用)计算图式为一平面受力的框架结构，计算其最大正负弯矩。 对同一土层假设地基系数为常量进行分析计算的情况是：在实际开挖黄土基坑时，发现坑壁挖得很陡直，有些槽深达l0m而土壁并不坍塌，沟槽土壁在一定深度内保持稳定，这说明在一定的条件下沟槽两壁土体结构处于弹性平衡状态。当槽孔挖好后，灌注混凝土时，土壁又起着模板的作用，混凝土会对土壁产生很大侧压力，压力大