1、板書 講解第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ)天然地基上的基礎(chǔ)：淺基礎(chǔ) 埋入地層深度較淺 5m結(jié)構(gòu)形式和施工方法復(fù)雜設(shè)計計算時需考慮基礎(chǔ)側(cè)面土體的影響深水基礎(chǔ) 采用深水圍堰清除覆蓋層按淺基礎(chǔ)形式將基礎(chǔ)直接放在基巖上施工方法較復(fù)雜第一節(jié) 天然地基上淺基礎(chǔ)的類型及構(gòu)造一、淺基礎(chǔ)常用類型及適用條件根據(jù)受力條件天然地基淺基礎(chǔ)可分為：剛性基礎(chǔ) 柔性基礎(chǔ)剛性基礎(chǔ)：概念： 當(dāng)基礎(chǔ)在外力(包括基礎(chǔ)自重)作用下，基底承受著強(qiáng)度為的地基反力，基礎(chǔ)的懸出部分(圖2-1b),a-a斷面左端，相當(dāng)板書 講解于承受著強(qiáng)度為的均布荷載的懸臂梁；在荷載作用下a-a斷面將產(chǎn)生彎曲拉應(yīng)力和剪應(yīng)力?；A(chǔ)污工具有足夠的截面使材料的容許應(yīng)力大于

2、由地基反力產(chǎn)生的彎曲拉應(yīng)力和剪應(yīng)力時，a-a斷面不會出現(xiàn)裂縫，這時，基礎(chǔ)內(nèi)不需配置受力鋼筋，這種基礎(chǔ)稱為剛性基礎(chǔ)(圖2-1b)。優(yōu)點： 穩(wěn)定性好、施工簡便、能承受較大的荷載。缺點： 自重大，并且當(dāng)持力層為軟弱土?xí)r，由于擴(kuò)大基礎(chǔ)面積有一定限制，需要對地基進(jìn)行處理或加固后才能采用，否則會因所愛的荷載壓力超過地基強(qiáng)度而影響結(jié)構(gòu)物的正常使用。適用條件： 只要地基強(qiáng)度能滿足要求，它是橋梁和涵洞等結(jié)構(gòu)物首先考慮的基礎(chǔ)形式。對于荷載大或上部結(jié)構(gòu)對沉降差較敏感的結(jié)構(gòu)物，當(dāng)持力層的士質(zhì)較差又較厚時，不適宜的。常用材料：混凝土 抗壓強(qiáng)度高、耐久性好，任意形狀，標(biāo)號不小于15號。對于大體積混凝土基礎(chǔ)，為了節(jié)約水泥用

3、量，可摻入不多于砌體體積25%的片石(稱片石混凝土)但片石的強(qiáng)度標(biāo)號不應(yīng)低于25號，也不應(yīng)低于混凝士標(biāo)號。 粗料石 石料外形大致方整，厚度約2Ocm一3Ocm，寬度和長度分別為厚度1.0一1.5和倍,石料標(biāo)號不應(yīng)小于25號，砌筑時應(yīng)錯縫，一般采用5號水泥砂漿。 片石 小橋涵基礎(chǔ)，厚度不小于l5cm，不小于25號，5號或2.5號砂漿柔性基礎(chǔ)概念： 基礎(chǔ)在基底反力作用下，在a-a斷面產(chǎn)生彎曲拉應(yīng)力和剪應(yīng)力若超過了基礎(chǔ)污工的強(qiáng)度極限值，為了防止基礎(chǔ)在a-a斷面開裂甚至斷裂，必須在基礎(chǔ)中配置足夠數(shù)量的鋼筋。優(yōu)點： 它整體性能較好，抗彎剛度較大。在外力作用下只產(chǎn)生均勻沉降或整體傾斜，這樣對上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的

4、附加應(yīng)力比較小，基本上消除了由于地基沉降不均勻引起結(jié)構(gòu)物損壞的影響。缺點： 鋼筋和水泥的用量較大，施工技術(shù)的要求也較高。適用條件： 土質(zhì)較差的地基上修建高層建筑時，采用這種基礎(chǔ)形式是適宜的。板書 講解材料： 鋼筋混凝土灌筑形式： 柱下擴(kuò)展基礎(chǔ)、條形、十字形基礎(chǔ)、筏板及箱形二、淺基礎(chǔ)的構(gòu)造(一)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)(圖2-2)地基強(qiáng)度低 墩臺、墻、柱強(qiáng)度高 基礎(chǔ)平面尺寸擴(kuò)大 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)橋涵及其它構(gòu)造物常用的基礎(chǔ)形式，其平面形狀常為矩形。每邊擴(kuò)大的尺寸最小為0.2m0.5 土質(zhì)、基礎(chǔ)厚度、埋置深度、施工方法每邊擴(kuò)大的最大尺寸 材料剛性角當(dāng)基礎(chǔ)較厚時 臺階形 減少基礎(chǔ)自重，節(jié)省材料。(二)單獨(dú)和聯(lián)合基礎(chǔ)(

5、圖2-3)單獨(dú)基礎(chǔ)：立柱式橋墩和房屋建筑常用的基礎(chǔ)形式之一。臺階式 石或磚砌筑時，錐形 鋼筋混凝士澆注 聯(lián)合基礎(chǔ)：當(dāng)為了滿足地基強(qiáng)度要求，必須擴(kuò)大基礎(chǔ)平面尺寸，而擴(kuò)大結(jié)果使相鄰的單獨(dú)基礎(chǔ)在平面上相接甚至重疊時，則可將它們連在一起 (圖2-3b)。(三)條形基礎(chǔ)（圖2-4）條形基礎(chǔ)：墻下條形基礎(chǔ) 擋土墻下或涵洞下常用的基礎(chǔ)形式。在橫剖面可以是矩形或?qū)⒁粋?cè)筑成臺階形。如擋土墻很長設(shè)置沉降縫。柱下條形基礎(chǔ) 為了增強(qiáng)橋柱下基礎(chǔ)的承載能力，將同一排若干個柱子的基礎(chǔ)聯(lián)合起來 其構(gòu)造與倒置的T形截面梁相類似，在沿柱子的排列方向的剖面可以是等截面的，也可以如圖示那樣在柱位處加腋的在橋梁基礎(chǔ)中，它一般是做成剛性

6、基礎(chǔ)，個別的也可做成柔性基礎(chǔ)。板書 講解十字型基礎(chǔ) 如地基土很軟，基礎(chǔ)在寬度方向需進(jìn)一步擴(kuò)大面積，同時又要求基礎(chǔ)具有空間的剛度來調(diào)整不均勻沉降時，可在柱下縱、橫兩個方向均設(shè)置條形基礎(chǔ)，這便成為。這是房屋建筑常用的基礎(chǔ)形式，它也是一種交叉條形基礎(chǔ)。(四)筏板和箱形基礎(chǔ)(圖2-62-7)筏板和箱形基礎(chǔ)都是房屋建筑常用的基礎(chǔ)形式。筏板式鋼筋混凝土基礎(chǔ)： 當(dāng)立柱或承重墻傳來的荷載較大，地基土質(zhì)軟弱又不均勻，采用單獨(dú)或條形基礎(chǔ)均不能滿足地基承載力或沉降的要求時，可采用，這樣既擴(kuò)大了基底面積又增強(qiáng)了基礎(chǔ)的整體性，并避免結(jié)構(gòu)物局部發(fā)生的不均勻沉降。箱形基礎(chǔ)： 為增大基礎(chǔ)剛度，可將基礎(chǔ)做成由鋼筋混凝土頂板、底

7、板及縱橫隔墻組成的 (圖2-7)它的剛度遠(yuǎn)大于筏板基礎(chǔ)，而且基礎(chǔ)頂板和底板間的空間?？衫米鞯叵率?。它適用于地基較弱土層厚，建筑物對不均勻沉降較敏感時或荷載較大而基礎(chǔ)建筑面積不大大的高層建筑。 【思考題】1淺基礎(chǔ)與深基礎(chǔ)有哪些區(qū)別? 2何謂剛性基礎(chǔ)，剛性基礎(chǔ)有什么特點?【第3次課】教學(xué)目的：通過本次課教學(xué)使學(xué)生掌握基礎(chǔ)埋置深度確定的影響因素，剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)尺寸的擬定的方法，基地壓力計算的方法、持力層驗算方法。教學(xué)重點：基礎(chǔ)埋置深度確定的影響因素、基地壓力計算的方法。教學(xué)難點：基地出現(xiàn)拉應(yīng)力的處理方法。板書 講解第二節(jié) 礎(chǔ)埋置深度的確定及剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)尺寸的擬定一、基礎(chǔ)埋置深度的確定是重要步驟 它涉

8、及到結(jié)構(gòu)物建成后的牢固，穩(wěn)定及正常使用問題。要求： 變形較小，而強(qiáng)度又比較大的持力層，以保證地基強(qiáng)度滿足要求，而且不致產(chǎn)生過大的沉降或沉降差。此外還要使基礎(chǔ)有足夠的理量深度，以保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，確?；A(chǔ)的安全。考慮因素： 地基的地質(zhì)、地形條件、河流的沖刷程度、當(dāng)?shù)氐膬鼋Y(jié)深度、上部結(jié)構(gòu)形式，以及保證持力層穩(wěn)定所需的最小埋深和施工技術(shù)條件、造價等因素。(一)地基的地質(zhì)條件地質(zhì)條件是確定基礎(chǔ)埋置深度的重要因素之一。巖石地基：覆蓋土層較薄的巖石地基： 一般應(yīng)清除覆蓋土和風(fēng)化層后，將基礎(chǔ)直接修建在新鮮巖面上如巖石的風(fēng)化層很厚： 難以全部清除時，基礎(chǔ)放在風(fēng)化層中的埋置深度應(yīng)根據(jù)其風(fēng)化程度、沖刷深度及相應(yīng)的

9、容許承載力來確定。巖層表面傾斜時： 不得將基礎(chǔ)的一部分置于巖層上，而另一部分則置于土層上，以防基礎(chǔ)因不均勻沉降而發(fā)生傾斜甚至斷裂。在陡峭山坡上修建橋臺： 還應(yīng)注意巖體的穩(wěn)定性。非巖石地基：受壓層范圍內(nèi)為均質(zhì)土 基礎(chǔ)埋置深度除應(yīng)滿足沖刷、凍脹等要求外，可根據(jù)荷載大小，由地基土的承載能力和沉降特性來確定(同時考慮基礎(chǔ)需板書 講解要的最小埋深)。地層為多層土 對大中型橋梁、結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)持力層的選定，應(yīng)通過較詳細(xì)計算或方案比較后確定。(二)河流的沖刷深度 墩臺修建 流水面積縮，流速增加 水流沖刷河床 防止橋梁墩、臺基礎(chǔ)四周和基底下士層被水流掏空沖走以致倒塌基礎(chǔ)必須埋置在設(shè)計洪水的最大沖刷線以下一定的深度

10、，以保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。小橋涵的基礎(chǔ)底面應(yīng)設(shè)置在設(shè)計洪水沖刷線以下不小于lm。 基礎(chǔ)在設(shè)計洪水沖刷總深度以下的最小埋置深度不應(yīng)是一個定值 -河床地層的抗沖刷能力-計算設(shè)計流量的可靠性-選用計算沖刷深度的方法-橋梁的重要性-破壞后修復(fù)的難易程度等因素有關(guān)大、中橋基礎(chǔ)的基底在設(shè)計洪水沖刷總深度以下的最小埋置深度見表2-1（P14）計算沖刷深度時，應(yīng)考慮可能產(chǎn)生的不利因素：水利規(guī)劃使河道變遷水文資料不足河床為變遷性和不穩(wěn)定河段等時，上列數(shù)值應(yīng)適當(dāng)加大。 覆蓋土層較薄的巖石地基，河床沖刷嚴(yán)重的大橋橋墩基礎(chǔ)，基礎(chǔ)應(yīng)置于新鮮巖面或弱風(fēng)化層中并有足夠埋深，以保證其穩(wěn)定性。也可用其它錨固等的措施，使基礎(chǔ)與巖層能

11、聯(lián)成整體，以保證整個基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。板書 講解風(fēng)化層較厚，在滿足沖刷深度要求下，一般橋梁的基礎(chǔ)可設(shè)置在風(fēng)化層內(nèi)，此時，地基各項條件均按非巖石考慮。(三)當(dāng)?shù)氐膬鼋Y(jié)深度產(chǎn)生凍脹的原因： 冬季氣溫下降，當(dāng)?shù)孛嫦乱欢ㄉ疃葍?nèi)土中的溫度達(dá)到冰凍溫度時，士中孔隙水分開始凍結(jié)，體積增大，使土體產(chǎn)生一定的隆脹。對于凍脹性土 如土溫在較長時間內(nèi)保持在凍結(jié)溫度以下，水分能從未凍結(jié)土層不斷地向凍結(jié)區(qū)遷移，引起地基的凍脹和隆起，這些都可能使基礎(chǔ)遭受損壞。為了保證結(jié)構(gòu)物不受地基土季節(jié)性凍脹的影響，除地基為非凍脹性土外，基礎(chǔ)底面應(yīng)埋置在天然最大凍結(jié)線以下一定深度。公路基規(guī)規(guī)定 當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為超靜定結(jié)構(gòu)時，基底應(yīng)埋置在最深凍結(jié)

12、線以下不小于0.25m；對靜定結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，一般也按此要求，但在凍結(jié)較深地區(qū)，為了減少基礎(chǔ)埋深，有些類別的凍土經(jīng)計算后也可將基底置于最大凍結(jié)線以上。 (四)上部結(jié)構(gòu)型式上部結(jié)構(gòu)的型式不同， 對基礎(chǔ)產(chǎn)生的位移要求也不同。對中、小跨度簡支梁來說，這項因素對確定基礎(chǔ)的理直深度影響不大。對超靜定結(jié)構(gòu) 便基礎(chǔ)發(fā)生較小的不均勻沉降也會使內(nèi)力產(chǎn)生一定變化。如對拱橋橋臺，為了減少可能產(chǎn)生的水平位移和沉降差值，有時需將基礎(chǔ)設(shè)置在埋藏較深的堅實上層上。(五)當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件較陡的土坡 當(dāng)墩臺、擋土墻等結(jié)構(gòu)位于較陡的土坡上，在確定基礎(chǔ)埋深時，還應(yīng)考慮土坡連同結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)一起滑動的穩(wěn)定性。確定地基承載力時，是按地面為水平的

13、情況下確定的，因而當(dāng)?shù)鼗鶠閮A斜土坡時，應(yīng)結(jié)合實際情況，予以適當(dāng)折減并采取以下措施?；A(chǔ)位于較陡的巖體上，可將基礎(chǔ)做成臺階形，但要注意巖體的穩(wěn)定性。基礎(chǔ)前緣至巖層坡面間必須留有適當(dāng)?shù)陌踩嚯x，（持力層巖板書 講解石、土的類別及斜坡坡度）根據(jù)擋土墻設(shè)計要求，基礎(chǔ)前緣至斜坡面間的安全距離l及基礎(chǔ)嵌入地基中的深度h與持力層巖石(或土)類的關(guān)系見表2-2。但具體應(yīng)用時，因橋梁基礎(chǔ)承受荷載比較大，而且受力較復(fù)雜，采用表列，值宜適當(dāng)增大，必要時應(yīng)降低地基容許承載 (六)保證持力層穩(wěn)定所需的最小埋置深度基礎(chǔ)的理置深度不小于lm： 地表土在溫度和濕度的影響下，會產(chǎn)生一定的風(fēng)化作用，其性質(zhì)是不穩(wěn)定的。加上人類和動

14、物活動以及植物的生長作用，也會破壞地表土層的結(jié)構(gòu)，影響其強(qiáng)度和穩(wěn)定，所以一般地表土不宜作為挎力層。為了保證地基和基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，基礎(chǔ)的理置深度(除巖石地基外)應(yīng)在天然地面或無沖刷河流的河底以下不小于lm。 除此以外，在確定基礎(chǔ)埋置深度時，還應(yīng)考慮相鄰結(jié)構(gòu)物的影響，如新結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)比原有結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)深，則施工挖土有可能影響原有基礎(chǔ)的穩(wěn)定。施工技術(shù)條件(施工設(shè)備、排板書 講解水條件、支撐要求等)及經(jīng)濟(jì)分析等對基礎(chǔ)埋深也有一定影響，這些因素也應(yīng)考慮。 上述影響基礎(chǔ)埋深的因素也適用于其它類型的基礎(chǔ)(如沉井基礎(chǔ))。簡例 說明如何較合理地確定基礎(chǔ)埋置深度和選擇持力層某河流的水文資料和土層分布及其容許承載力如圖2

15、-8所示。根據(jù)上述水文地質(zhì)資料，如施工技術(shù)條件有充分保證，由于基礎(chǔ)修建在常年有水的河中(上部為靜定結(jié)構(gòu))，因而對上述因素(三)至(六)可以排除。從土質(zhì)條件來看，土層(1)(111)(IV)均可作為持力層第一方案： 淺基礎(chǔ)，其埋置深度，只需根據(jù)最大沖刷線確定其最小埋置深度，即在最大沖刷線以下h1=2m，然后驗算土層(1)(11)的承載力是否滿足要求。第二方案： 如第一方案不能通過，就應(yīng)按土質(zhì)條件將基底設(shè)置在土層(111)上，但埋深h2達(dá)8m以上，若仍采用淺基礎(chǔ)大開挖施工方案則要考慮技術(shù)上的可能性和經(jīng)濟(jì)上的合理性，這時也可考慮沉井基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)。第三方案： 樁基礎(chǔ)，如荷載大，要求基礎(chǔ)理得更深時，則可

16、考慮，將樁底設(shè)置在土層（）中。采用這一方案時，可以避免水下施工，給施工帶來便利。二、剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)尺寸的擬定 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)尺寸擬定： 主要根據(jù)基礎(chǔ)埋置深度確定基礎(chǔ)平面尺寸和基礎(chǔ)分層厚度?；A(chǔ)厚度： 應(yīng)根據(jù)墩、臺身結(jié)構(gòu)形式，荷載大小，選用的基礎(chǔ)材料等因素來確定?；讟?biāo)高應(yīng)按基礎(chǔ)埋深的要求確定。水中基礎(chǔ)頂面一般不高于最低水位，在季節(jié)性流水的河流或旱地上的橋梁墩、臺基礎(chǔ)，則不宜高出地面，以防碰損。基礎(chǔ)厚度可按上述要求所確定的基礎(chǔ)底面和頂面標(biāo)高求得。在一般情況下，大、中橋墩、臺混凝士基礎(chǔ)厚度在左右。 基礎(chǔ)平面尺寸： 基礎(chǔ)平面形式一般應(yīng)考慮墩、合身底面的形狀而確定，基礎(chǔ) 板書 講解平面形狀常用矩形。基礎(chǔ)底

17、面長寬尺寸與高度有如下的關(guān)系式(圖2-9)： a=l+2Htg b=d+2Htg式中：l- 墩、臺身底截面長度(m); d- 墩、臺身底截面寬度(m); H- 基礎(chǔ)高度(m); -墩、臺身底截面邊緣至基礎(chǔ)邊緣連線與垂線間的夾角。襟邊： 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的剖面形式一般做成矩形或臺階形，如圖2-9所示。自墩、臺身底邊緣至基頂邊緣的距離c稱襟邊。作用： 一方面是擴(kuò)大基底面積增加基礎(chǔ)承載力，同時也便于調(diào)整基礎(chǔ)施工時在平面尺寸上可能發(fā)生的誤差，也為了支立墩、合身模板的需要。取值： 應(yīng)視基底面積的要求、基礎(chǔ)厚度及施工方法而定。橋梁墩臺基礎(chǔ)襟邊最小值為20cm-30cm。 基礎(chǔ)較厚(超過lm以上)時，可將基礎(chǔ)的

18、剖面澆砌成臺階形，如圖2-9b)所示。剛性角： 基礎(chǔ)懸出總長度(包括襟邊與臺階寬度之和)按前面剛性基礎(chǔ)的定義，應(yīng)使懸出部分在基底反力作用下，在a-a截面(圖2-9b)所產(chǎn)生的彎曲拉應(yīng)力和剪應(yīng)力不超過基礎(chǔ)污工的強(qiáng)度限值。所以滿足上述要求時，就可得到自墩臺身邊緣處的垂線與基底邊緣的聯(lián)線間的最大夾角max，稱為剛性角。在設(shè)計時，應(yīng)使每個臺階寬度ci與厚度ti保持在一定比例內(nèi)，使其夾角i=max這時可認(rèn)為屬剛性基礎(chǔ)，不必對基礎(chǔ)進(jìn)行彎曲拉應(yīng)力和剪應(yīng)力的強(qiáng)度驗算，在基礎(chǔ)中也可不設(shè)置受力鋼筋。剛性角max的數(shù)值是與基礎(chǔ)所用的污工材料強(qiáng)度有關(guān)。根據(jù)實驗，常用的基礎(chǔ)材料的剛性角max值可按下面提供的數(shù)值取用：

19、磚、片石、塊石、粗料石砌體，當(dāng)用5號以下砂漿砌筑時max30度 磚、片石、塊石、粗料石砌體，當(dāng)用5號以上砂漿砌筑時板書 講解max35度 混凝土澆筑時，max40度基礎(chǔ)每層臺階高度ti通常為，在一般情況下各層臺階宜采取相同厚度。第三節(jié) 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的驗算 在基礎(chǔ)埋置深度和構(gòu)造尺寸確定以后，就應(yīng)根據(jù)可能產(chǎn)生的最不利荷載組合對地基與基礎(chǔ)進(jìn)行驗算。主要驗算地基承載力，基底合力偏心距，地基與基礎(chǔ)穩(wěn)定性，基礎(chǔ)沉降等。一、地基承載力驗算(一)持力層強(qiáng)度驗算 持力層： 是直接與基底相接觸的土層，持力層承載力驗算要求荷載在基底產(chǎn)生的地基應(yīng)力不超過持力層的地基容許承載力?；讘?yīng)力的分布： 在理論上可采用彈性理論

20、求得較精確解，在土力學(xué)課程中已做了這方面的介紹，在實踐中采用簡化方法，即按材料力學(xué)偏心受壓公式進(jìn)行計算。由于淺基礎(chǔ)埋置深度淺，在計算中可不計基礎(chǔ)四周土的摩阻力和彈性抗力的作用，其計算式板書 講解max,min=N/A M/W - 基底應(yīng)力(kPa);N - 基底以上豎向荷載(kN);A - 基底面積(m);M - 作用于墩、臺上各外力對基底形心軸之力矩(kN.m)， M=Tihi+Piei=Ne0其中Ti為水平力，hi為水平力作用點至基底的距離，Pi為豎向力ei為豎向力Pi作用點至基底形心的偏心距山為合力偏心距其計算見式(2-9);W - 基底截面模量(m3)，對矩形基礎(chǔ)，W=ab2/6=A,

21、 為基底核心半徑 - 基底處持力層地基容許承載為(kPa)。式(2-2)也可改寫為：max,min=N/A Ne0/A =N/A(1e0/) (2-3)從式(2-3)，分析可知:當(dāng)e0=0時, =N/A，基底壓應(yīng)力均勻分布，壓應(yīng)力分布圖為矩形(圖2-10a)。當(dāng)e00，基底壓應(yīng)力分布圖為梯形(圖2-10b)當(dāng)e0=時，1e0/=0，這時,min=0，基底壓應(yīng)力分布圖為三角形(圖2-10c)。當(dāng)e0時，1-e0/0，這時,min1時，為基底平均壓應(yīng)力，當(dāng)z/b2m或h3m，且h/b4時，上述一般地基土(除凍土和巖石外)的容許承載力可按下式計算: = 0+K11(b-2)+K22(h-3) (2-

22、8)式中：0-當(dāng)b2m或h3m時，地基土容許承載力，直接從規(guī)范查取，一般粘性土和砂土地基容許承載力如表2-3和表2-4 b-基礎(chǔ)驗算剖面底面最小邊寬(或直徑)(m)，當(dāng)bl0m時，按l0m計算; h一基礎(chǔ)底面的理置深度(m)，對于受水流沖刷的基礎(chǔ)，由一般沖刷線算起;不受水流沖刷的基礎(chǔ)，由天然地面算起，位于挖方內(nèi)的基礎(chǔ)，由開挖后地面算起,當(dāng)h3m時，取h=3m; 1-基底下持力層土的天然容重，如持力層在水面以下且為透水性土?xí)r，應(yīng)取用浮容重; 2-基底以上土的容量(如為多層士時用換算容重)伙N/m)，如持力層在水面以下且為不透水性土?xí)r，不論基底以上土的透水性質(zhì)如何，應(yīng)一律采用飽和容重，如持力層為透

23、水性土?xí)r，應(yīng)一律采用浮容量;K1 ，K2-按持力層士類確定在基礎(chǔ)寬度和深度方面的修正系數(shù)，其值按持力層土類從表2-5選用。 關(guān)于修正系數(shù)K1、K2：K1為驗算剖面底面寬度大于2m時地基容許承載力的修正提高系數(shù)。但若地基土為粘性士(包括黃土)時，受壓后其后期沉降量較大，基礎(chǔ)愈寬，沉降也愈大，這對結(jié)構(gòu)物正常使用是不利的，加上在制定容許承載力值0板書 講解時，已適當(dāng)考慮了基礎(chǔ)寬度的影響，故對粘性土和黃土的地基容許承載力不再考慮寬度修正，這樣可以保證基礎(chǔ)不致產(chǎn)生過大的沉降。對于砂土和碎石土地基，沉降在施工期間已大部完成，所以受壓后的后期沉降比較小，在基礎(chǔ)寬度加大后，地基承載力有顯著提高，故必須予以修正

24、。由于基礎(chǔ)過寬會增加沉降的不利因素。所以基礎(chǔ)寬度超過l0m者，仍按l0m予以修正提高。K2基礎(chǔ)埋深超過3m時地基容許承載力的提高值。這主要考慮到隨著基礎(chǔ)埋深的增加，基礎(chǔ)底面以上土的自重也隨著增大，這對阻止基底下地基土在荷載作用下的擠出是有利的。根據(jù)國內(nèi)外試驗資料的分析，當(dāng)h/b4時，地基承載力隨深度成直線比例增長；當(dāng)4h/bl0時，地基承載力幾乎為常數(shù)，因此為了安全起見，只有當(dāng)斤乃之4時地基容許承載力才予以提高。 當(dāng)持力層為不透水性土?xí)r，基底不受水浮力作用，基底以上的水柱壓力可當(dāng)作超載看待，故地基容許承載力o隨平均常水位至一般沖刷線水深每米可增加10kPa。 當(dāng)計算荷載為組合、IV、V時，且地

25、基容許承載力不小于150kPa的地基，地基容許承載力可以提高25%-50%。當(dāng)受到地震力作用時，應(yīng)按公路工程抗震設(shè)計規(guī)范的規(guī)定確定。 上述地基承載力驗算是按容許應(yīng)力設(shè)計方法進(jìn)行。地基承載力按極限狀態(tài)設(shè)計方法計算是目前的發(fā)展方向，有些國家已制定了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究工作和準(zhǔn)備工作也已進(jìn)行多年，如對已有的測設(shè)積累的土層資料的概率處理，土性參數(shù)的概率分析等，有些專業(yè)規(guī)范已開始考慮土性試驗指標(biāo)的概率影響。但由于巖土的特性，問題較復(fù)雜，關(guān)鍵問題尚待解決，因而現(xiàn)行橋涵地基規(guī)范仍按容許應(yīng)力法進(jìn)行。二、基底合力偏心距驗算墩、臺基礎(chǔ)的設(shè)計計算，必須控制基底合力偏心距板書 講解基底應(yīng)力分布比較均勻，以免基

26、底兩側(cè)應(yīng)力相差過大，使基礎(chǔ)產(chǎn)生較大的不均勻沉降，墩、臺發(fā)生傾斜，影響正常使用。若使合力通過基底中心，雖然可得均勻的應(yīng)力，但這樣做非但不經(jīng)濟(jì)，往往也是不可能的，所以在設(shè)計時按以下原則掌握。對于非巖石地基， 以不出現(xiàn)拉應(yīng)力為原則：當(dāng)墩、臺僅受恒載作用時， e0 0.1(橋墩)e075 (橋臺)當(dāng)墩、臺受荷載組合、IV時，e0(作用時間短)巖石地基上的基礎(chǔ)， 可以允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，根據(jù)巖石的強(qiáng)度：可e0 其中:基底以上外力合力作用點對基底形心軸的偏心距e0按下式計算： e0=M/N墩、臺基礎(chǔ)基底截面核心半徑按下式計算： =W/A 當(dāng)外力合力作用點不在基底二個對稱軸中任一對稱軸上，或當(dāng)基底截面為不對稱時

27、，可直接按下式求的與的比值，使其滿足規(guī)定的要求: e0/=1-maxA/N三、基礎(chǔ)穩(wěn)定性和地基穩(wěn)定性驗算基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗算： 基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性驗算基礎(chǔ)滑動穩(wěn)定性驗算地基的穩(wěn)定性驗算： （對某些土質(zhì)條件下的橋臺、擋土墻還要驗算）(一) 基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗算1.基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性驗算基礎(chǔ)傾覆或傾斜原因： 地基的強(qiáng)度和變形，較大的單向水平推力而其合力作用點又離基礎(chǔ)底面的距離較高（如擋土墻或高橋臺受側(cè)向土壓力作用，大跨度拱橋在施工中墩、臺受到不平衡的推力，以及在多孔拱橋中一孔被毀）板書 講解基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性與合力的偏心距： 合力偏心距愈大，則基礎(chǔ)抗傾覆的安全儲備愈小如圖2-13所示，因此，在設(shè)計時，可以用限制合力偏心距

28、向來保證基礎(chǔ)的傾覆穩(wěn)定性。 設(shè)基底截面重心至壓力最大一邊的邊緣的距離為y（荷載作用在重心軸上的矩形基礎(chǔ)y=b/2見圖2-13a)，外力合力偏心距為e0，則兩者的比值K?？煞从郴A(chǔ)傾覆穩(wěn)定性的安全度，K。稱為抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)。即 K0=y/ e0 e0=(Piei，十Tihi)/ Pi 如外力合力不作用在形心軸上(如圖2-13b)或基底截面有一個方向為不對稱，而合力又不作用在形心軸上(圖2-13c)，基底壓力最大一邊的邊緣線應(yīng)是外包線，如圖2-13b),c)中的1-1線，y值應(yīng)是通過形心與合力作用點的連線并延長與外包線相交點至形心的距離。 不同的荷載組合，在不同的設(shè)計規(guī)范中，對抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)K0的

29、容許值均有不同要求，一般對主要荷載組合K01.5，在各種附加荷載組合時，K0。2基礎(chǔ)滑動穩(wěn)定性驗算 基礎(chǔ)在水平推力作用下沿基礎(chǔ)底面滑動的呵能性即基礎(chǔ)抗滑動安全度的大小，可用基底與土之間的摩擦阻力和水平推力的比值Kc來表示，Kc稱為抗滑動穩(wěn)定系數(shù)。即 Kc=Pi/Ti式中：基礎(chǔ)底面(污工材料)與地基土之間的摩擦系數(shù)，在無實測資料時，可參照表2-6； (二)地基穩(wěn)定性驗算位于軟土地基上較高的橋臺需驗算橋臺沿滑裂曲面滑動的穩(wěn)定性： 這種地基穩(wěn)定性驗算方法可按土坡穩(wěn)定分析方法，即用圓弧滑動面法來進(jìn)行驗算。地基與基礎(chǔ)的驗算不滿足設(shè)計規(guī)定的要求時，必須采取設(shè)計措施：如梁橋橋臺基礎(chǔ)在臺后土壓力引起的傾覆力矩

30、比較大，基礎(chǔ)的抗傾覆穩(wěn)定性不能滿足要求時，可將合身做成不對稱的形式(如圖2-15所示后傾形式，這樣可以增加板書 講解合身自重所產(chǎn)生的抗傾覆力矩，達(dá)到提高抗傾覆的安全度。如采用這種外形，則在砌筑合身時，應(yīng)及時地在臺后填土并夯實，以防臺身后傾覆和轉(zhuǎn)動;也可在臺后一定長度范圍內(nèi)填碎石、干砌片石或填石灰土，以增大填料的內(nèi)摩擦角減小土壓力，達(dá)到減小傾覆力矩提高抗傾覆安全度的目的。拱橋橋臺 由于在拱腳水平惟力作用下，基礎(chǔ)的滑動穩(wěn)定性不能滿足要求時，可在基底四周做成如圖2-16a)的齒檻，這樣，由基底與土間的摩擦滑動變?yōu)橥恋募羟衅茐?，從而提高了基礎(chǔ)的抗滑力。受單向水平推力時 也可將基底設(shè)計成如圖2-16b)

31、的傾斜形，以減小滑動力，同時增加在斜面上的壓力。由圖可見滑動力隨a角的增大而減小，從安全考慮,a角不宜大于1o，同時要保持基底以下土層在施工時不受擾動。當(dāng)高填土的橋臺基礎(chǔ)或土坡上的擋墻地基可能出現(xiàn)滑動或在土坡上出現(xiàn)裂縫時，可以增加基礎(chǔ)的理置深度或改用樁基礎(chǔ)，提高墩臺基礎(chǔ)下地基的穩(wěn)定性;或者在土坡上設(shè)置地面排水系統(tǒng)，攔截和引走滑坡體以外的地表水，以減少因滲水而引起土坡滑動的不穩(wěn)定因素。四、基礎(chǔ)沉降驗算基礎(chǔ)的沉降驗算： 沉降量，相鄰基礎(chǔ)沉降差，傾斜。沉降量： 主要由豎向荷載作用下土壓縮變形引起。沉降量過大將影響結(jié)結(jié)構(gòu)正常使用和安全，應(yīng)加以限制。修建在一般土質(zhì)條件下的中、小型橋梁的基礎(chǔ)，只要滿足了地

32、基強(qiáng)度要求，地基(基礎(chǔ))的沉降也就滿足要求。但對于下列情況，則必須驗算基礎(chǔ)的沉降，使其不大于規(guī)定或容許值： 1.修建在地質(zhì)情況復(fù)雜、地層分布不均或強(qiáng)度較小的軟粘土地基及濕陷性黃土上的基礎(chǔ); 2.修建在非巖石地基上的拱橋、連續(xù)梁橋等超靜定結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ); 3.當(dāng)相鄰基礎(chǔ)下地基土強(qiáng)度有顯著不同或相鄰跨度相差懸殊而必須考慮其沉降差時;板書 講解 4.對于跨線橋、跨線渡槽要保證橋(或槽)下凈空高度時。 地基土的沉降可根據(jù)土的壓縮特性指標(biāo)按公橋基規(guī)的單向應(yīng)力分層總和法(用沉降計算經(jīng)驗系數(shù)ms修正)計算。對凍土、軟土、濕陷性黃土可參閱本教材第六章。 對于公路橋梁，基礎(chǔ)上結(jié)構(gòu)重力和土重作用對沉降是主要的，汽車等

33、活載作用時間短暫，對沉降影響小，所以在沉降計算中不予考慮。 在設(shè)計時，為了防止由于偏心荷載使同一基礎(chǔ)兩側(cè)產(chǎn)生較大的不均勻沉降，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物傾斜和造成墩、臺頂面發(fā)生過大的水平位移等后果。對于較低的墩、臺可用限制基礎(chǔ)上合力偏心距的方法來解決;對于結(jié)構(gòu)物較高，土質(zhì)又較差或上部為超靜定結(jié)構(gòu)物時，則須驗算基礎(chǔ)的傾斜，從而保證結(jié)構(gòu)物頂面的水平位移控制在容許范圍以內(nèi)。=ltg十0式中：l-自基礎(chǔ)底面至墩、臺頂?shù)母叨?m); -基礎(chǔ)底面的轉(zhuǎn)角，tg=(s1-s2)/b，其中s1,s2分別為基礎(chǔ)兩側(cè)邊緣中心處按分層總和法求得的沉降量,b為驗算截面的底面寬度; 0-在水平力和彎矩作用下墩、臺本身的彈性撓曲變形在墩

34、、臺頂所引起的水平位移; -根據(jù)上部結(jié)構(gòu)要求，設(shè)計規(guī)定的墩、臺頂容許水平位移值，1985年頒布的公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范(JTJ022-85)規(guī)定=0.5L(cm)，其中L為相鄰墩、臺間最小跨徑長度，以m計，跨徑小于25m時仍以25m計算?！舅伎碱}】1 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)為什么要驗算基底合力偏心距?2 (基礎(chǔ))沉降計算包括哪些步驟?在什么情況下應(yīng)驗算橋梁基礎(chǔ)的沉降?【作業(yè)】 P51 2-8【第5次課】教學(xué)目的：通過本次課教學(xué)使學(xué)生掌握旱地基坑開挖及維護(hù)方法，基坑排水方法，水中基坑開挖的圍堰工程。教學(xué)重點：旱地基坑開挖及維護(hù)方法，基坑排水方法。教學(xué)難點：圍堰工程的施工方法。板書 講解第四節(jié) 剛性擴(kuò)

35、大基礎(chǔ)施工剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的施工：明挖 枯水或少雨季節(jié)，且不宜間斷。挖至基底設(shè)計標(biāo)高，立即對基底土質(zhì)及坑底情況進(jìn)行檢驗，驗收合格后應(yīng)盡快修筑基礎(chǔ)，不得將基坑暴露過久。基坑可用機(jī)械或人工開挖，接近基底設(shè)計標(biāo)高應(yīng)留30cm高度由人工開挖，以免破壞基底土的結(jié)構(gòu)?；娱_挖過程中要注意排水基坑尺寸要比基底尺寸每邊大，以方便設(shè)置排水溝及立模板和砌筑工作。一、旱地上基坑開挖及圍護(hù)(一) 無圍護(hù)基坑 基坑較淺，地下水位較低或滲水量較少，不影響坑壁穩(wěn)定時豎直： 巖石地基或基坑較淺又無地下水的硬粘土中采用斜坡形： 一般土質(zhì)條件下開挖基坑時采用放坡開挖的方法基坑深度在5m以內(nèi) 施工期較短，地下水在基底以下，且土的濕度接

36、近最佳含水量，土質(zhì)構(gòu)造又較均勻時，基坑坡度可參考表2-7選用。地基土的濕度較大 可能引起坑壁坍塌時，坑壁坡度應(yīng)適當(dāng)放緩。基坑頂緣有動荷載時 基坑頂緣與動荷載之間至少應(yīng)留lm寬的護(hù)道。如地質(zhì)水文條件較差 應(yīng)增寬護(hù)道或采取加固等措施，以增加邊坡的穩(wěn)定性?；由疃却笥?m時 可將坑壁坡度適當(dāng)放緩或加設(shè)平臺。(二)有圍護(hù)基抗基坑較深，土質(zhì)條件較差，地下水影響較大或放坡開挖對臨近建筑有影響時采用。1板樁墻支護(hù)板樁 是在基坑開挖前先垂直打入士中至坑底以下一定深度，然后邊挖邊設(shè)支撐，開挖基坑過程中始終是在板樁支護(hù)下進(jìn)行。板書 講解木板樁 ： 木板樁易于加工，但我國除林區(qū)以外現(xiàn)已很少采用。鋼筋混凝土板樁： 耐

37、久性好，但制造復(fù)雜且重量大，防滲性能差，修建橋梁基礎(chǔ)也很少采用。鋼板樁： 板薄，強(qiáng)度又大，能穿過較堅硬土層，鎖口緊密，不易漏水，還可以焊接接長并能重復(fù)使用，且斷面形式較多(圖L18)，可適應(yīng)不同形狀基坑。應(yīng)用較廣泛，但價格較貴。無支撐式： 無支撐式板樁墻由于墻身位移較大，僅適用于基坑較淺的情況，且要求板樁有足夠的入土深度，以保持板樁墻的穩(wěn)定。(圖2-19a)支撐式： 支撐式板樁墻按設(shè)置支撐的層數(shù)可分為單支撐板樁墻(圖2-19b)和多支撐板樁墻(圖2-19c)。由于板樁墻多應(yīng)用于較深基坑的開挖，故多支撐板樁墻應(yīng)用較多。錨撐式：(圖2-19d)。2噴射混凝土護(hù)壁 宜用于土質(zhì)較穩(wěn)定，滲水量不大，深度

38、小于l0m，直徑為6m-l2m的圓形基坑。對于有流砂或淤泥夾層的土質(zhì)，也有使用成功的實例。基本原理： 以高壓空氣為動力，將攪拌均勻的砂、石、水泥和速凝劑干料，由噴射機(jī)輸料管吹送到噴槍，在通過噴槍的瞬間，加入高壓水進(jìn)行混合，自噴嘴射出，噴射在坑壁，形成環(huán)形混凝土護(hù)壁結(jié)構(gòu)，以承受土壓力。 開挖分層 采用噴射混凝土護(hù)壁時，可根據(jù)土質(zhì)和滲水情況等情況坑壁可以接近陡立或稍有坡度，每開挖一層噴護(hù)一層，每層高度為lm左右，土層不穩(wěn)定時應(yīng)酌減;滲水較大時不宜超過0.5m。 混凝土的噴射順序 對無水、少量滲水坑壁可由下向上一環(huán)一環(huán)進(jìn)行;對滲水較大坑壁，噴護(hù)應(yīng)由上向下逆行，以防新噴的混凝土被水沖流;對有集中滲出的股水的基坑，可從無水或水小處開始，逐步向水大處噴護(hù)，最后用竹管將集中的股水引出。噴射作業(yè)應(yīng)沿坑周分若干區(qū)段進(jìn)行，區(qū)段長度一股不超過6m。噴射混凝士厚度： 地質(zhì)條件，滲水量大小，基坑直徑和基坑深度等因素。一般粘性土、砂土和碎卵石類土層，如無滲水，厚度為3cm8cm；板書 講解如有少量滲