【桥涵工程(第三版)―郭发忠】第四章桥梁墩台(33)桥涵基础工程类型与构造

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基础类型与构造主要包括:基础的作用、类型及其适用条件;常用基础的构造组成及构造要求。•基础是指建筑物底部与地基接触的承重构造物。•作用是把建筑物及其上部的荷载传给地基。•类型一般而言,基础多埋置于地面以下,基础按埋深不同分为浅基础和深基础两种类型。浅基础通常把位于天然地基上、埋置深度小于5m的一般基础(柱基或墙基)以及埋置深度虽超过5m,但仍小于基础宽或长度的基础(如箱形基础),统称为天然地基上的浅基础。在桥梁结构中,对于无冲刷河流,埋置深度是指河底或地面至基础底面的距离;对于有冲刷河流,是指局部冲刷线至基础底面的距离。浅基础的类型(根据受力及构造条件)主要分为刚性基础和柔性基础。1.刚性扩大基础刚性基础常用的材料主要有水泥混凝土,粗料石和片石。刚性基础的特点:稳定性好、施工简便、能承受较大的作用。它的主要缺点是自重大,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,否则会因所受的作用压力超过地基强度而影响建筑物的正常使用。柔性扩大基础在基础中配置足够数量的钢筋,这种基础称为柔性基础。柔性基础主要是用钢筋混凝土浇筑,常见的形式有柱下扩展基础、条形、十字形基础及箱形基础等形式,其整体性能较好,抗弯刚度较大。扩大基础单独和联合基础单独基础是立柱式桥墩等建筑常用的基础形式之一。一般砌筑成台阶式(图1-22a、b、d),用钢筋混凝土浇注时,也可浇筑成锥形(图1-22c)。当为了满足地基强度要求,须将基础平面尺寸扩大,当基础尺寸扩大后与相邻的基础在平面上出现相连或重叠时,则可将它们连在一起成为联合基础(图1-22b)。深基础埋置深度大于5m或埋置深度大于基础宽或长度的基础,一般称为深基础。深基础的类型主要有桩基础和沉井基础等。1.桩基础桩基础一般由桩和连接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中,承台底面与土体接触,则称为低承台桩基;若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上,则称为高承台桩基。桩基础1-承台;2-基桩;3-松软土层;4-持力层;5-墩身深基础•桩基础的作用:将承台或盖梁上以结构物传来的荷载,通过承台由桩传到较深的地基持力层中。•桩基础的特点:承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀等。•桩基础的优点:1、耗用材料少、自重轻、施工简便;2、在深水河道中,借桩群穿过水流将荷载传到地基中,避免水下工程,简化施工设备和技术要求,加快施工速度,改善劳动条件;3、在地基浅层土质不好时,能够穿越浅层软弱土,使深层承载力好的地基土的强度得到发挥。深基础•宜适用的情况:1、荷载较大,地基上部土层软弱,适宜的地基持力层位置较深,采用浅基础或人工地基在技术上、经济上不合理;2、河床冲刷较大,河道不稳定或冲刷深度不易计算正确,如采用浅基础施工困难或不能保证基础安全;3、当地基计算沉降过大或结构物对不均匀沉降敏感时,采用桩基础深过松软上层,将荷载传到较坚实土层,减小结构物沉降并使沉降较均匀。4、当施工水位或地下水位较高时。•不宜适用的情况:1、上层软弱土层很厚,桩底不能达到坚实土层时,需要采用较多、较长的桩来传递荷载,此时桩基础稳定性差,沉降量大,不宜适用;2、当覆盖层较薄时,依靠桩端力来承载上部结构物荷载时,桩周围土的深度有限,桩的稳定性差,不宜适用。深基础2.桩基础的类型•按桩身材料分类:可分为木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩以及其他组合材料桩。•按施工方法分类:可分为预制桩、灌注桩两大类。•按成桩过程中挤土效应分类:桩的设置方法(打入桩或钻孔成桩等)的不同,桩周土所受的排挤作用也很不相同。挤土作用会引起桩周土天然结构、应力状态和性质的变化,从而影响土的性质和桩的承载力。所以,按设置效应,可分为挤土桩、小量挤土桩和非挤土桩三类。•按承载性状分类:轴向荷载作用下的竖直桩,按达到承载力极限状态时的荷载传递主要方式,可分为端承桩和摩擦桩两大类。)就地灌注钢筋混凝土桩•钻(挖)孔桩:(1)钻孔灌注桩用钻(冲)孔机械在土体中先钻成桩孔,然后在孔中放入钢筋骨架,灌注桩身混凝土而成钻孔灌注桩,最后在桩顶浇筑承台(或盖梁)。适用:各种砂性土、粘性土,碎、卵石类土层,岩层。不适用:淤泥,可能发生流砂或有承压水的地基。原因:施工困难,易塌孔,埋钻头。深度:几米~上百米。(2)挖孔灌注桩:依靠人工(用部分机械配合)在地基中挖出桩孔。适用:无水或渗水量小的地基。不适用:可能发生流砂或含厚的软粘土层地基。原因:施工困难,孔壁易坍塌。深度:一般不超过20米。深基础•钢筋混凝土管桩采用锤击或振动的方法把带有钢筋混凝土桩尖或带有活瓣式桩尖(沉管时桩尖闭合,拔管时活瓣张开)的钢套管沉入土层中成孔,在套管内放置钢筋笼,并边灌注混凝土边拔套管而形成的灌注桩;或将钢套管打入土中挤土成孔后向套管中灌注混凝土并拔出套管成桩。•适用条件:粘性土、砂性土、砂土地基。•优点:不怕流砂、塌孔也可成桩。•缺点:桩径桩长受限制,一般桩径在0.6m以下,桩长在20m以内。在软粘土中由于沉管的挤压作用对邻桩有挤压影响,且挤压时产生的孔隙水压力易使拔管时出现混凝土桩缩颈现象。;挖孔桩直径或最小边宽度不宜小于1.2m;钢筋混凝土管桩直径可采用0.4~0.8m,管壁最小厚度不宜小于80mm。钻(挖)孔桩及沉管桩是采用就地灌注的钢筋混凝土桩,混凝土强度等级不低于C25,管桩填芯混凝土强度等级不应低于C15。桩内钢筋应按内力和抗裂性要求计算确定。图1-24钢筋混凝土灌注桩1-主筋;2-箍筋;3-加强箍;4-护筒)钢筋混凝土预制桩钢筋混凝预制桩有实心的圆桩和方桩、空心的管桩,另外还有用于管柱基础的管柱。方形截面因其生产、制作、运输和堆放均较为方便,因此经常采用。实心方桩的截面边长一般为0.3~0.5m,预应力钢筋混凝土预制桩截面边长不宜小于0.35m。就地预制桩的长度取决于沉桩设备,一般在25~30m以内;工厂预制桩的分节长度应根据施工条件及运输条件确定,一般不超过12rn,沉桩时在现场连接到所需长度。桩身混凝土强度等级不宜低于C25。图1-25预制钢筋混凝土方桩1-实心方桩;2-空心方桩;3-吊环321深基础•3)钢桩钢桩的型式很多,主要有钢管型和H型钢桩,常用的是钢管桩。钢管桩具有强度高,能承受强大的冲击力和获得较高的承载力;其设计的灵活性大,壁厚、直径的选择范围大,便于割接,桩长容易调节;轻便易于搬运,沉桩时贯入能力强、速度较快可缩短工期,且排挤土量小,对邻近建筑影响小,也便于小面积密集的打桩施工。钢桩的最大缺点是造价高和存在锈蚀问题。钢管桩的分段长度按施工条件确定,不宜超过12~15m,常用直径为400~1000mm,钢桩焊接接头应采用等强度连接。钢管桩可采用下列桩端形式:(1)敞口带加强箍(带内隔板、不带内隔板)、敞口不带加强箍(带内隔板、不带内隔板);(2)闭口平底、锥底。)承台的构造及桩与承台的连接对于多排桩基础,桩顶由承台连接成为一个整体。承台的平面尺寸和形状应根据上部结构(墩、台身)底截面尺寸和形状以及基桩的平面布置而定,一般采用矩形和圆端形。承台厚度应保证承台有足够的强度和刚度,公路桥梁墩台多采用钢筋混凝土,承台的厚度宜为桩直径的1.0倍及以上,且不宜小于1.5m,混凝土强度等级不应低于C25。桩顶直接埋入承台连接:当桩径(或边长)小于0.6m时,埋入长度不应小于2倍桩径(或边长);当桩径(或边长)为0.6~1.2m时,埋入长度不应小于1.2m;当桩径(或边长)大于1.2m时,埋入长度不应小于桩径(或边长)。深基础•当桩顶主筋伸入承台连接时,伸入承台内的桩顶主筋可做成喇叭形(大约与竖直线倾斜15°)。伸入承台内的主筋长度,光圆钢筋不应小于30倍钢筋直径(设弯钩),带肋钢筋不应小于35倍钢筋直径(不设弯钩)。•对于双柱式或多柱式墩(台)单排桩基础,在桩与桩之间为加强横向联系而设有横系梁。横系梁的高度可取为0.8~1.0倍桩的直径,宽度可取为0.6~1.0倍桩的直径。.沉井基础沉井是用混凝土(或钢筋混凝土)等建筑材料制成的井筒结构物。施工时,先就地制作第一节井筒,然后用适当的方法在井筒内挖土,使沉井在自重作用下克服阻力而下沉。随着沉井的下沉,逐步加高井筒,沉到设计高程后,在其下端浇筑混凝土封底,填心以后,使其成为桥梁墩台或其他结构物的基础。深基础•沉井下沉的方法:一般有静压法、振动法和气锤法。•沉井的特点:埋深较大,整体性好,稳定性好,具有较大的承载面积,能承受较大的垂直和水平荷载。此外,沉井既是基础,又是施工时的挡土和挡水围堰结构物,其施工工艺简便,技术稳妥可靠,无需特殊专业设备,并可做成补偿性基础,避免过大沉降,因而在深基础或地下结构中应用较为广泛。但沉井基础施工工期较长,对粉砂、细砂类土在井内抽水时易发生流沙现象,造成沉井倾斜;沉井下沉过程中若遇到的大孤石、树干或井底岩层表面倾斜过大,将给施工带来一定的困难。简述扩大基础、桩基础的优缺点。2.在什么情况下采用桩基础和沉井基础?L/O/G/OThankYou!人有了知识,就会具备各种分析能力,明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书,广泛阅读,古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍,我们能丰富知识,培养逻辑思维能力;通过阅读文学作品,我们能提高文学鉴赏水平,培养文学情趣;通过阅读报刊,我们能增长见识,扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操,给我们巨大的精神力量,鼓舞我们前进。L/O/G/O

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