桥梁下部施工技术学习情景三 桥梁基础设计.ppt

三、基础尺寸的拟定 基础尺寸包括平面尺寸和立面尺寸两方面，拟定时一般要考虑上部结构的型式、荷载大小、基础埋置深度、地基允许承载力及墩台底面的形状和尺寸等因素。 1.基础立面尺寸 考虑整个建筑物的美观，并保护基础不受外力破坏，基础一般要求不外露。 1.基础立面尺寸 规范规定墩台基础顶面不宜高于最低水位或地面的标高。在基础埋置深度也即基础底面标高己选定的情况下，基础顶面标高己确定，基础总高度即为顶面和底面标高之差。 基础较厚（超过1m）时，可将基础的剖面浇（砌）筑成台阶形，如图所示。混凝土基础每级台阶高度一般不小于 50cm，砌石基础每级台阶高度一般不小于 75cm。 2.基础平面尺寸 基础平面尺寸主要是基础顶面和底面尺寸。基础顶面的形状应与墩台底部形状相适应，考虑到施工的方便性，桥墩底部形状以圆端形居多，但一般基础仍采用矩形。 2.基础平面尺寸 基础顶面的尺寸应大于墩台底部的尺寸。基础顶面边缘到墩台底部边缘的距离，称为基础的襟边宽度，如图中的 c。 2.基础平面尺寸 基础顶面的最小尺寸应为： 式中：bmin ──基础顶面的最小宽度或长度； b0 ── 墩台底部的宽度或长度； c ── 襟边宽度，一般不小于 15～30cm。 2.基础平面尺寸 基础底面尺寸不得小于基础顶面的最小尺寸。 从墩台底部外缘到基础底面外缘的连线与竖线的夹角，称为基础扩展角，如图3-2-2b) 中的α，为了保证刚性基础本身有足够的强度和刚度，通常限制扩展角α不超过一定的极限值，该扩展角的极限值常称为基础的刚性角，用αmax 表示，它与基础所采用的材料有关。因此，必须使基础的扩展角α≤αmax，这样基础底面的最大尺寸应为： 2.基础平面尺寸 基础底面形状应与顶面相配合，其合理的尺寸，一般要通过试算最后确定。 先应根据荷载大小和地基强度，参照上述最小襟边宽度和刚性角所要求的最小和最大尺寸，从中初选一个底 面尺寸，然后进行各项验算，根据验算结果，再作适当修改。 如果采用最大尺寸还不能满足验算要求，那就应改用强度较大的均工材料或加大基础的埋置深度。 四、地基承载力 地基设计采用正常使用极限状态，所选定的地基承载力为地基承载力容许值。 确定地基容许承载力，有以下几种途径： （1）借鉴邻近结构物的经验； （2）利用理论公式计算； （3）利用现场荷载试验成果或触探试验资料确定； （4）按设计规范确定。 《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）提供的经验公式和数据确定地基容许承载力的步骤。 1）确定土的分类名称 2）确定土的状态 3）确定地基承载力基本容许值 4）确定修正后的地基承载力容许值 5）软土地基承载力容许值 6）地基承载力容许值的提高 五、地基与基础的验算 基础埋置深度和尺寸初步拟定后，是否符合各项设计要求，还必须通过具体验算加以确认。 每一个验算项目均分纵向和横向验算两部分，不予叠加。 地基承载力验算，主要是使基底应力和下卧各土层中的应力不超过地基土的容许承载力，以保证基础不因其地基的承载力不足而危及到桥跨结构的安全和使用，其验算包括基础底面下地基持力层承载力和受压层范围内软弱下卧层承载力验算。 1.持力层承载力验算 持力层是直接与基底相接触的土层。持力层承载力验算的目的是保证基底压应力不超过地基的容许承载力，以保证持力层地基不发生破坏。 1.持力层承载力验算 1）当基底只承受轴心荷载时： 式中: p——基底平均压应力，kPa； N ——作用短期效应组合在基底产生的竖向力，kN； A ——基础底面面积，m2； [fa]——修正后的地基承载力容许值，kPa。 1.持力层承载力验算 2）基底单向偏心受压 承受竖向力N和弯矩M共同作用时，当基底合力偏心距e0≤ρ时，应符合下列条件: 1.持力层承载力验算 2）基底单向偏心受压 对设置在基岩上的墩台基础，当基底合力偏心距超出核心半径时，可仅按受压区计算基底最大压应力，不考虑基底承受拉力。基底为矩形截面的最大压应力按下式计算： 1.持力层承载力验算 3）当基底双向偏心受压 承受竖向力N和绕x轴弯矩Mx与绕y轴弯矩My共同作用时，应符合下列条件: 2.软卧下卧层承载力验算 当受压层范围内地基为多层土组成，且持力层以下有软弱下卧层（容许承载力小于持力层容许承载力的土层）时，还应验算软弱下卧层的承载力。 3.基底合力偏心距验算 墩台基础的设计计算，必须控制基底合力偏心距，其目的是尽可能使基底应力分布比较均匀，以避免基底两侧应力相差过大，使基础产生较大的不均匀沉降，墩台发生倾斜，影响正常使用。 3.基底合力偏心距验算 基底以上外力作用点对基底重心轴的偏心距e0 按下式计算: 基底承受单向或双向偏心受压的ρ值可按下式计算： 4.基础稳定性验算 基础稳定性验算包括基础的抗