第二章天然地基上的浅基础.ppt

1、余继凤13971104910道路与桥梁工程系基础工程基础工程1天然地基：没有经过人为加固处理的地基天然地基：没有经过人为加固处理的地基 人工地基：需人工加固的软弱地基人工地基：需人工加固的软弱地基 浅基础：浅基础：5m，用一般方法、工艺施工，用一般方法、工艺施工 深基础：深基础：(桩基、沉井桩基、沉井)，特殊工艺施工，特殊工艺施工方方案案组组合合天然地基天然地基人工地基人工地基浅基础浅基础深基础深基础方方案案选选择择造价低造价低造价低造价低 易施工易施工易施工易施工 安全合理安全合理安全合理安全合理 技术先进技术先进技术先进技术先进第二章 天然地基上的浅基础第一节 天然地基上浅基础的类型、构造

2、和适用条件浅浅基基础础分分类类按材料分类按材料分类按构造分类按构造分类按受力性能分类按受力性能分类u单独基础u联合基础u条形基础按受力性能 分类u刚性基础u柔性基础按构造 分类l十字交叉l阀板l箱形按材料分类u砖基础u片石基础u砼及片石砼基础u钢筋砼基础u灰土及三合土基础 混凝土：是修筑基础最常用的材料，它的优点是强度高、耐久性好，可浇筑成任意形状的砌体，混凝土强度等级一般不宜小于C15号。片石混凝土:对于大体积混凝土基础，为了节约水泥用量，可掺入不多于砌体体积25%的片石（称片石混凝土）但片石的强度等级不应低于MU25号，也不应低于混凝土的强度等级。粗料石，要求石料外形大致方整，厚度约20c

3、m30cm,宽度和长度分别为厚度的1.01.5倍和2.54.0倍，石料强度等级不应小于MU25号，砌筑时应错缝，一般采用M5号水泥 片石常用于小桥砂浆。涵基础，石料厚度不小于15cm，强度不小于MU25号，一般采用M5号或M2.5号砂浆砌筑。刚性基础和柔性基础的概念刚性基础柔性基础 基础在外力（包括基础自重）作用下，基底的地基反力为，此时基础的悬出部分a-a断面左端，相当于承受着强度为的均布荷载的悬臂梁，在荷载作用下，a-a断面将产生弯曲拉应力和剪应力。当基础圬工具有足够的截面使材料的容许应力大于由地基反力产生的弯曲拉应力和剪应力时，a-a断面不会出现裂缝，这时，基础内不需配置受力钢筋，这种基

4、础称为刚性基础。它是桥梁、涵洞和房屋等建筑物常用的基础类型。刚性基础的概念 形式：刚性扩大基础，单独柱下刚性基础、条形基础等。优点：稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载，所以只要地基强度能满足要求，它是桥梁和涵洞等结构物首先考虑的基础形式。缺点：自重大，并且当持力层为软弱土时，由于扩大基础面积有一定限制，需要对地基进行处理或加固后才能采用，否则会因所受的荷载压力超过地基强度而影响建筑物的正常使用。刚性基础的特点 基础在基底反力作用下，在a-a断面产生弯曲拉应力和剪应力若超过了基础圬工的强度极限值，为了防止基础在a-a断面开裂甚至断裂，可将刚性基础尺寸重新设计，并在基础中配置足够数量的钢筋，这种

5、基础称为柔性基础柔性基础的概念l 形式：柱下扩展基础、条形和十字形基础筏板及箱形基础。l优点：其整体性能较好，抗弯刚度较大。如筏板和箱形基础，在外力作用下只产生均匀沉降或整体倾斜，这样对上部结构产生的附加应力比较小，基本上消除了由于地基沉降不均匀引起的建筑物损坏。所以在土质较差的地基上修建高层建筑物时，采用这种基础形式是适宜的。l缺点：柔性基础，特别是箱形基础，钢筋和水泥的用量较大，施工技术的要求也较高，所以采用这种基础形式应与其它基础方案（如采用桩基础等）比较后再确定。柔性基础的特点砖基基础：低低层建筑建筑墙下基下基础。砌筑方便，。砌筑方便，强度低、抗度低、抗冻性差。砌法：二一性差。砌法：二

6、一间隔收（隔收（1/4砖）。）。MU10砖 M5砂砂浆大放脚大放脚片石基片石基础：砌筑砌筑较方便，抗方便，抗冻性好。砌法：性好。砌法：错缝搭接搭接。200 400 MU20毛石毛石 M5砂浆砂浆 MU20毛石毛石 M5砂浆砂浆 MU20片片石；石；M5砂砂浆砼与片石与片石砼基基础：强度、耐久性和抗度、耐久性和抗冻性均性均较好，好，适于荷适于荷载大及地下水位以下大及地下水位以下结构。构。掺入片石要求：入片石要求：占体占体积2030%，尺寸，尺寸300mm。掺入毛石入毛石 节约水泥水泥柱下柱下砼基基础墙下下砼基基础单独基础联合基合基础柱下十字交柱下十字交叉基叉基础柱柱基基础底板底板梁梁联合基合基础

7、筏形基筏形基础（板式（板式与梁板式）与梁板式）梁梁柱柱底板底板联合基础箱形基础柱柱顶板板底版底版梁梁隔板隔板 条形基础分为墙下和柱下条形基础，墙下条形基础是挡土墙下或涵洞下常用的基础形式。其横剖面可以是矩形或将一侧筑成台阶形。有时为了增强桥柱下基础的承载能力，将同一排若干个柱子的基础联合起来，也就成为柱下条形基础。其构造与倒置的T形截面梁相类似，在沿柱子的排列方向的剖面可以是等截面的，也可以如图那样在柱位处加腋的。在桥梁基础中，一般是做成刚性基础，个别的也可做成柔性基础。条形基础条形基础条形基础挡土墙下条形基础 柱下条形基础 由于地基强度一般较墩台或墙柱圬工的强度低，因而需要将基础平面尺寸扩大

8、以满足地基强度要求，这种刚性基础刚称刚性扩大基础。它是桥涵及其它建筑物常用的基础形式，其平面形状常为矩形。其每边扩大的尺寸最小为0.20m0.30m，视土质、基础厚度、埋置深度和施工方法而定。作为刚性基础，每边扩大的最大尺寸应受到材料刚性角的限制。刚性角：基础悬出总长度（包括襟边与台阶宽度之和）按前面刚性基础的定义，应使悬出部分在基底反力作用下，在a-a截面所产生的弯曲拉力和剪应力不超过基础圬工的强度限值。所以满足上述要求时，就可得到自墩台身边缘处的垂线与基底边缘的联线间的最大夹max，称为刚性角。当基础较厚时，可在纵横两个剖面上都做成台阶形，以减少基础自重，节省材料。刚性性扩大基大基础刚性性

9、扩大基大基础22 第五节 刚性扩大基础的设计与计算设计与计算的主要内容：设计与计算的主要内容：l基础埋置深度的确定基础埋置深度的确定l刚性扩大基础尺寸的拟定刚性扩大基础尺寸的拟定l地基承载力验算地基承载力验算l基底合力偏心距验算基底合力偏心距验算l基础稳定性和地基稳定性验算基础稳定性和地基稳定性验算l基础沉降验算基础沉降验算一、基础埋置深度的确定一、基础埋置深度的确定 将基础设置在变形较小，而强度又比较大的持将基础设置在变形较小，而强度又比较大的持力层上，以保证地基强度满足要求，且不致产生过力层上，以保证地基强度满足要求，且不致产生过大的沉降或沉降差。还要使基础有足够的埋置深度，大的沉降或沉降

10、差。还要使基础有足够的埋置深度，以保证基础的稳定性，确保基础的安全。必须综合以保证基础的稳定性，确保基础的安全。必须综合考虑地基的地质和地形条件、河流的冲刷程度、当考虑地基的地质和地形条件、河流的冲刷程度、当地的冻结深度、上部结构形式以及保证持力层稳定地的冻结深度、上部结构形式以及保证持力层稳定所需的最小埋深和施工技术条件、造价等因素。所需的最小埋深和施工技术条件、造价等因素。地基的地质条件地基的地质条件 岩石地基岩石地基:覆盖土层较薄时，一般应清除覆盖土覆盖土层较薄时，一般应清除覆盖土和风化层后，将基础直接修建在新鲜岩面上；如岩石和风化层后，将基础直接修建在新鲜岩面上；如岩石的风化层很厚，难

11、以全部清除时，基础放在风化层中的风化层很厚，难以全部清除时，基础放在风化层中的埋置深度应根据其风化程度、冲刷深度及相应的容的埋置深度应根据其风化程度、冲刷深度及相应的容许承载力来确定。如岩层表面倾斜时，不得将基础的许承载力来确定。如岩层表面倾斜时，不得将基础的一部分置于岩层上，而另一部分则置于土层上。在陡一部分置于岩层上，而另一部分则置于土层上。在陡峭山坡上修建桥台时，还应注意岩体的稳定性。峭山坡上修建桥台时，还应注意岩体的稳定性。非岩石地基非岩石地基:如受压层范围内为均质土，基如受压层范围内为均质土，基础埋置深度除满足冲刷、冻胀等要求外，可根据础埋置深度除满足冲刷、冻胀等要求外，可根据荷载大

12、小，由地基土的承载能力和沉降特性来确荷载大小，由地基土的承载能力和沉降特性来确定（同时考虑基础需要的最小埋深）。当地质条定（同时考虑基础需要的最小埋深）。当地质条件较复杂如地层为多层土组成等或对大中型桥梁件较复杂如地层为多层土组成等或对大中型桥梁及其它建筑物基础持力层的选定，应通过较详细及其它建筑物基础持力层的选定，应通过较详细计算或方案比较后确定。计算或方案比较后确定。河流的冲刷深度河流的冲刷深度 冲刷的基本概念:洪水冲刷后，整个河床面要下降，这叫一般冲刷被冲下去的深度叫一般冲刷深度同时由于桥墩的阻水作用，使洪水在桥墩四周冲出一个深坑，这叫局部冲刷河流的冲刷作用河流的冲刷作用 总冲刷冲刷总深

13、度深度(m)桥梁梁类别05101015152020大桥、中桥、小桥（不铺砌）大桥、中桥、小桥（不铺砌）1.52.02.53.03.5特大特大桥2.02.53.03.54.0 对于大、中桥基础的基底在设计洪水冲刷总对于大、中桥基础的基底在设计洪水冲刷总深度以下的最小埋置深度，建议根据桥梁大小、技深度以下的最小埋置深度，建议根据桥梁大小、技术的复杂性和重要性，见下表（见教材术的复杂性和重要性，见下表（见教材P22表表2-10）二、刚性扩大基础尺寸的拟定二、刚性扩大基础尺寸的拟定l基础厚度基础厚度l基础平面尺寸基础平面尺寸l基础剖面尺寸基础剖面尺寸基础厚度基础厚度 应应根根据据墩墩、台台身身结结构构

14、形形式式，荷荷载载大大小小，选选用用的的基基础础材材料料等等因因素素来来确确定定。基基底底标标高高应应按按基基础础埋埋深深的的要要求求确确定定。水水中中基基础础顶顶面面一一般般不不高高于于最最低低水水位位，在在季季节节性性流流水水的的河河流流或或旱旱地地上上的的桥桥梁梁墩墩、台台基基础础，则则不不宜宜高高出出地地面面，以以防防碰碰损损。这这样样，基基础础厚厚度度可可按按上上述述要要求求所所确确定定的的基基础础底底面和顶面标高求得。面和顶面标高求得。基础平面尺寸基础平面尺寸 基础平面形式一般应考虑墩、台身底面的形基础平面形式一般应考虑墩、台身底面的形状而确定，基础平面形状常用矩形。基础底面长状而

15、确定，基础平面形状常用矩形。基础底面长宽尺寸与高度有如下的关系式宽尺寸与高度有如下的关系式基础剖面尺寸襟边：墩、台身底边缘至基顶边缘的距离。基础襟边的最小值2030cm。襟边的作用:扩大基底面积减小了基底应力；便于调整基础施工时在平面尺寸上可能发生的误差；支立墩、台身模板的需要。基础较厚时（超过1m）做成台阶形。每层台阶高度通常为0.501.00m，一般情况下各层台阶宜采用相同厚度。为保证基础的强度，应满足：基础扩散角刚性角max。33刚性扩大基础立面、平面图刚性扩大基础立面、平面图三、地基承载力验算三、地基承载力验算l持力层强度验算持力层强度验算l软弱下卧层承载力验算软弱下卧层承载力验算持力

16、层强度验算持力层强度验算 持力层是指直接与基底相接触的土层，持力持力层是指直接与基底相接触的土层，持力层承载力验算要求荷载在基底产生的地基应力不层承载力验算要求荷载在基底产生的地基应力不超过持力层的地基容许承载力。基底应力分布公超过持力层的地基容许承载力。基底应力分布公式如下式如下 (由于浅基础埋置深度小，在计算中可不由于浅基础埋置深度小，在计算中可不计基础四周土的摩阻力和弹性抗力的作用计基础四周土的摩阻力和弹性抗力的作用)。讨论:对公路桥梁，一般由顺桥向控制基底应力计对公路桥梁，一般由顺桥向控制基底应力计算。但对通航河流或河流中有漂流物时，应计算算。但对通航河流或河流中有漂流物时，应计算撞击力在横桥向产生的基底应力，并与顺桥向基撞击力在横桥向产生的基底应力，并与顺桥向基底应力比较，取其大者控制设计。底应力比较，取其大者控制设计。对于曲线桥，计算基底应力时，应按下式计对于曲线桥，计算基底应力时，应按下式计算算：软弱下卧层承载力验算软弱下卧层承载力验算 当当受受压压层层范范围围内内地地基基为为多多层层土土，且且持持力力层层以以下下有有软软弱弱下下卧卧层层，这这时时还还应应验验算算软软弱弱