基础工程总复习

桥梁基础工程总复习内容提要1明挖基础2桩基础3沉井基础1、明挖基础◆明挖基础设计流程收集设计所需的资料确定基础圬工类型及立面形式拟定基础的埋置深度和基础的平面尺寸计算作用在基础上的各种荷载按最不利荷载组合对基础进行检算地基强度检算基底偏心距检算基础稳定性检算有必要检算基础沉降或地基稳定性基础沉降检算地基稳定性检算最后确定基础的埋置深度和基础的尺寸绘制施工图结束没必要检算基础沉降或地基稳定性YYYNNNNNYY收集设计所需的资料确定基础圬工类型及立面形式拟定基础的埋深和平面尺寸计算作用在基础上的各种荷载按最不利荷载组合对基础进行检算有必要检算基础沉降或地基稳定性最后确定基础的埋深和尺寸绘制施工图结束地基强度基底偏心距基础稳定性基础沉降地基稳定性◆基础的立面形状及厚度ccA0AD0Dββ基底压力刚性角要求：混凝土基础的容许刚性角为45o。浅基础可做成一层或多层，每一层的厚度不宜小于1.0m，均需要满足容许刚性角的要求。ββ基础上的荷载《铁路桥规》◆主力◆附加力◆特殊荷载◎荷载组合◎荷载分类主力是永久性或经常性作用的荷载。包括恒载和活载。主力◆恒载（1）结构构件及附属设备自重（2）恒载土压力（3）浮力（4）混凝土收缩和徐变的影响◆活载（1）列车竖向静活载（2）离心力（3）活载土压力（4）横向摇摆力【例题2】【例题2】采用列车中－活载，计算不同加载图式的活载在例题1所示的桥墩基底产生上的活载。92kN/m5X220kN92kN/m5X220kN92kN/m5X220kN80kN/m10kN/m(a)(b)(c)(d)x解：（1）单孔重载，活载布置如图2－16（a）所示。根据0M，可得支点反力1R为04.18993375.075.325220375.0225.2525.25923211RkN作用在基底上的竖向活载为04.18991活1＝RNkN令基底短边中心轴为xx轴，长边中心轴为yy轴，则1R对基底短边中心轴的力矩1M为14.71204.1899375.01MkN.m92kN/m5×220kN(a)单孔重载3232.757.50.75R132(b)单孔轻载3232.750.75R23292kN/m5×220kN7.5(c)双孔重载3232.750.75R33280kN/m92kN/m5×220kN7.5R4x(d)双孔空车荷载3232.750.75R532R610kN/m（2）单孔轻载，活载布置如图2－16（b）所示。支点反力2R为2125.25220530.3759225.257.50.3751523.96322RkN作用在基底上的竖向活载为96.152322活＝RNkN2R对基底短边中心轴的力矩2M为49.57196.1523375.02MkN.m92kN/m5×220kN(a)单孔重载3232.757.50.75R132(b)单孔轻载3232.750.75R23292kN/m5×220kN7.5(c)双孔重载3232.750.75R33280kN/m92kN/m5×220kN7.5R4x(d)双孔空车荷载3232.750.75R532R610kN/m（3）双孔重载，活载布置如图2－16（c）所示。根据2211LGLG确定最不利荷载位置x。本题为等跨梁，故21GG，1G和2G分别为左右两跨上活载重量，xxG925.33885.7375.329252201xxxG125.26815.7375.323075.32805.7375.3230922由21GG解得80.6xm。则支点反力3R、4R为92kN/m5×220kN(a)单孔重载3232.757.50.75R132(b)单孔轻载3232.750.75R23292kN/m5×220kN7.5(c)双孔重载3232.750.75R33280kN/m92kN/m5×220kN7.5R4x(d)双孔空车荷载3232.750.75R532R610kN/m62.154980.65.7375.3221375.3280.65.7375.3292380.652203213RkN11.14282925.11375.0825.20925.1192375.02825.20825.20803214RkN作用在基底上的竖向活载为73.297711.142862.1549433活R＝RNkN3R、4R对基底短边中心轴的力矩3M为57.45375.011.142862.15493MkN.m（4）双孔空车荷载，活载布置如图2－16（d）所示。支点反力75.1631075.322165RRkN作用在基底上的竖向活载为5.327275.163654活R＝RNkN5R、6R对基底短边中心轴的力矩04M92kN/m5×220kN(a)单孔重载3232.757.50.75R132(b)单孔轻载3232.750.75R23292kN/m5×220kN7.5(c)双孔重载3232.750.75R33280kN/m92kN/m5×220kN7.5R4x(d)双孔空车荷载3232.750.75R532R610kN/m荷载组合荷载组合指所有可能以最大值或较大值同时出现的荷载。◆墩台基础计算时的几种常用荷载组合（1）主力的组合指同时出现的主力之间的组合。（2）主力＋附加力的组合桥梁基础设计时，只考虑主力与一个方向（纵向或横向）的附加力组合。例如，考虑制动力和纵向风力与主力的组合时就不考虑横向风力和横向流水压力；反之，考虑横向风力和横向流水压力与主力的组合时，就不考虑制动力和纵向风力。（3）主力＋特殊荷载的组合即主力与某一特殊荷载的组合。特殊荷载出现的几率极小，它与各种附加力同时出现的机会也极少或几乎不可能。◆最不利荷载组合的分析铁路桥梁的各种荷载中，对荷载组合起控制作用的是列车活载。活载的加载图式对基础设计检算项目的最不利荷载组合起控制性作用。根据大量设计经验，不同活载的加载图式对墩台基础的不同检算项目起控制作用：（1）单孔轻载的竖向力最小，纵向力矩又较大，一般是检算基底偏心距和基底稳定性的最不利活载图式。（2）单孔重载或双孔重载的纵向力矩或竖向力都较大，一般是检算基底压应力的最不利活载图式。（3）双孔重载的支点反力和离心力都是最大值，因此，它常是曲线上桥墩的基底偏心距和基底压应力检算的最不利活载图式。浅基础的设计计算一、地基强度检算二、基底偏心距检算三、基础稳定性检算四、基础沉降检算五、地基稳定性检算必需检算根据需要检算【例题4】【例题4】采用最不利荷载组合，对例题1中桥墩基础的地基强度、基底偏心距、基础的倾覆和滑动稳定性进行检算。解：（1）地基强度检算基底应力为常水位、单孔重载或双孔重载、主力+纵向附加力控制。①地基承载力的修正01122[](2)(3)6003124.8241233700.8kPakbkh②基底截面特性基底面积32.288.49.5Am2截面模量85.279.58.4612Wm3核心半径98.032.2885.27AWm③作用在基底上的荷载单孔重载99.797504.189995.6076活1恒1NNNikN88.675352.38322.565814.712H3H11活MMMMikN.m双孔重载68.905473.297795.60763活1恒NNNikN31.608752.38322.565857.45H3H23活MMMMikN.m④地基强度检算单孔重载maxmin524.1kPa7975.996753.8839.1kPa28.3227.85iiNMAWmax524.1kPa1.21.2700.8841.0kPa满足地基强度要求。双孔重载maxmin538.3kPa9054.686087.31101.2kPa28.3227.85iiNMAWmax538.3kPa1.21.2700.8841.0kPa满足地基强度要求。（2）基底偏心距检算基底偏心距一般为常水位、单孔轻载、主力+纵向附加力所控制。①作用在基底上的荷载91.760096.152395.60762活1恒NNNikN23.661352.38322.565849.571H3H12活MMMMikN.m②容许偏心距查表2－13，建于非岩石地基（包括土状的风化岩层）上的墩台，当承受主力加附加力时，[]1.00.98me③基底偏心距检算6613.230.87m[]0.98m7600.91iiMeeN基底偏心距满足要求。①作用在基底上的荷载11.750396.152315.59792活2恒NNNikN68.37138.2930.34231HHHikN37.657766.34722.565849.571H3H12活MMMMikN.m②基础倾覆稳定性检算05.97503.1123.41.56577.37sKe满足基础倾覆稳定性要求。③基础滑动稳定性检算0.57503.1110.11.3371.68icifNKH＝满足基础滑动稳定性要求。（3）基础倾覆、滑动稳定性检算基础倾覆、滑动稳定性通常受设计频率水位、单孔轻载、主力+纵向附加力控制。232、桩基础24桩基础设计内容及设计流程设计资料的综合分析研究初步拟定桩基础的设计方案承台型式、底面标高、尺寸桩端持力层桩的类型桩长、桩径计算作用于承台底面的荷载确定单桩的轴向容许承载力确定桩数、布桩形式、承台尺寸桩基础的平面分析桩顶轴向力桩顶水平力、弯矩承台位移检算单桩的轴向承载力计算桩身内力、位移检算墩台顶的水平位移确定桩身配筋、计算桩身裂缝宽度检算群桩基础的承载力、沉降YYNNN必要时检算承台的强度最终确定桩基础的设计方案绘制施工图NYY轴向荷载作用下桩的受力性状◆轴向荷载传递的方式和特点QpsQQQ极限状态时：usupuQQQ定值设计时：ppussuKQKQP][pusuQQKP1][意义：了解桩土间的传力途径和单桩承载力的构成及其发展过程，研究桩的破坏机理，协助确定桩的承载力。NyN1QSNqsyqsysys0syyyydyyls0sbdyσyN0=QooooQNy+dNyNyqsyqsyqsyσy（a）（b）（c）（d）（e）单桩轴向荷载传递（a）微桩段的受力情况；（b）轴向受压的单桩；（c）截面位移；（d）摩阻力分布；（e）轴力分布0)d(dyyysyyNNuqNdyd1ysyNuq◆负摩阻力条件：桩周土的下沉量大于桩的下沉量。原因：（1）大范围降水。（2）桩侧地面大范围堆载。（3）欠固结土或新填土。（4）湿陷性黄土湿陷。（5）冻土融陷。危害：降低桩的承载力，增大位移。概念：与轴向压力方向相同的侧摩阻力。◇什么是负摩阻力单桩轴向容许承载力确定单桩轴向承载力桩周岩土阻力桩身材料强度抗压抗拔静载试验经验公式受压杆件◆按岩土阻力确定单桩轴向容许承载力－经验公式◇摩擦桩轴向受压的容许承载力（1）打入、振动下沉和桩尖爆扩桩的容许承载力12iiipUalfARa（2）钻（挖）孔灌注桩的容许承载力012iipUflmA振动沉桩影响系数与桩端爆扩有关的系数桩底支承力折减系数桩底地基土的容许承载力◇柱桩轴向受压的容许承载力（1）支承于岩石层上的打入桩、震动下沉桩(包括管柱)的容许承载力pCRAR——岩石单轴抗压强度(kPa)；C——系数，匀质无裂缝的岩石层采用C=0.45；有严重裂缝的、风化的或易软化的岩