桥梁基础.docx

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1、For personal use only in study and research; not for commercial use第一章概述桥梁基础，即指墩台基础。通常指墩台底部与岩土接触并将荷载传递给岩土基础的那部分结构。深水墩台中，则基础的含义将包括墩台底脚以下的那部分水下、土中结构。一、桥梁基础受力上部结构反力与自重构成的竖向荷载。风力、制动力、流水压力、船舶撞击力、地震力等产生的水平荷载。高程差异、力偏心产生的力矩和扭转。特殊条件下产生的上拔力。二、桥梁基础类型1、按承受和分布荷载的情况考虑，可划分为：1）支承在土层的墩台基础1.浅基础如扩大基础；r。基底支承为主的如沉井、沉箱、爆

2、破 注;浅基础系指基地宽度b或直径Jd大于埋深H.反之，深基础则2,深基础ii）分布支承为主一一如摩擦型桩基础、管柱基础指基础宽度小于埋深的情况。iii）在i）、ii）中，同时考虑土的侧面固着作用2）支承在岩石的墩台基础1 .浅基础一一如明挖扩大基础。2 .深基础i ）岩面支承一一如沉箱、沉井、柱桩。ii）岩面钻孔一一如进入岩体的钻挖桩、钻孔管柱。3）其他的特殊支承方式的基础如钢管夹板、片石木笼、反锚浮墩等。2 .按施工作业和场地布置可划分为：1,陆上基础，2.浅水基础，3.深水基础3 .常用的桥梁基础；1.扩大基础，2,桩基础，3.管柱基础，4.沉井基础，5.气压沉箱基础，6.综合复式基础，

3、如沉井加管柱基础。三、桥梁基础设计的基本原则1 .基础的类型应根据水文、地质、地形、荷载、材料状况、上下的结构形式和施工条件合理的运用。2,桥梁基础的结构强度需要满足施工过程和永久运行两个阶段的要求。从结构力学的角度考虑基础构件材料强度须能承受分布荷载及岩土提供的支承反力；从岩土力学考虑基础结构传来的各种作用力素,应不超过岩土的局部和整体支撑能力;这些基础设计、工要求在桥梁技术规范中作了许多规定。注；基础结构作为桥梁的重要组成部分需要进行自身承载力的验算，以保证其在最不利作用效应组合下具有足够的安全度。承载力验算的内容：抗弯、抗剪和抗压承载力、抗冲切和局部承压承载力。3 .基础结构设计分为承载

4、力极限状态的设计和正常使用极限状态的设计。4 .基础结构的稳定性验算是承载力极限状态设计的内容之一，将基础视为刚体使其保持静力平衡并具有一定的稳定性系数。基础结构的稳定性可按下式进行验算式中，九：结构的重要性系数，取/。=1Sm :使基础结构失稳的作用标准值效应的组合值，按基本组合和偶然组合最大值计算S“：使基础结构稳定的作用标准值效应的组合值，按基本组合和偶然组合最小组合计算K:基础结构稳定性系数5 .基础结构应进行耐久性设计.基础结构的耐久性不仅受材料（硅和钢筋砂）本身所含有害物质的影响，而且也受基础结构所处气、水、土等自然环境中常含的腐蚀性物质侵害的影响。因此，基础结构应按不同环境进行耐

5、久性设计。注；有腐蚀的土中常含有四类物质：1.硫酸盐2.氯化物3.酸性环境4.工业污染硫酸盐对钢材腐蚀作用，对碎则与水泥中的铝酸三钙发生化学反应,生成膨胀性结晶物,造成碎崩解。酸性腐蚀使砂由于水泥中石灰质浸析沥解而松散失去强度。6 .地基进行竖向荷载力盐酸时，传到基底或承台底面的作用效应应按正常使用极限状态的短期效应组合采用;同时还要考虑作用效应的偶然组合（不包括地震作用）。作用效应组合值地基的抗力（地基承载力容许值或单桩承载力容许值）。1）2）按承载力极限状态要求，结构构件自身承载力及稳定性应采用作用效应的基本组合和偶然组合进行验算。基本组合承载力验算时作用效应组合表达式：九 sud=r0(

6、E yGisCik+yQX Squ+儿加)(1)，j 2Y0 Sl(d = Z()(Z SGid + SQdi=l这里，结构重要系数、各效应的分项系数及效应组合系数按公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）第4.16条第一款规定执行；稳定性验算时，上述各项系数均取1.0。偶然组合（不包括地震作用）偶然组合指地震作用或船舶撞击荷载或汽车撞击荷载参与的组合。它的特点：出现的概率很小，作用在结构上的持久时间很短，一旦出现峰值作用很大。两个偶然荷载不能组合在一起。永久荷载和偶然荷载取标准值效应。可变作用效应视具体情况可有多个参与组合，其中最大的一个可变荷载值取其频遇值，其余多个可变荷载取其准永久

7、组。作用效应组合可采用下式：式中：入。:结构的重要性系数，取见。=1承载力极限状态下的作用偶然组合的效应组合值Sg叫第i个永久作用标准值效应偶然作用标准值效应Sqm：除偶然作用外，第一个可变作用标准值效应；该标准值效应大于其他任意第j个可变作用标准值效应。S或:其他第j个可变作用标准值效应。第一个可变作用的频遇值系数，按公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)第4.1.7条第1款规定取用；稳定验算时取10。力：其他第j个可变作用的准永久值系数，按公路桥涵设计通用规范(JTGD602004)第4.1.7条第2款规定取用；稳定验算时取2j =1.0八,/a：上述表达式中相应作用效应的分项系数

8、均取值为L02)3)当基础结构按正常使用极限状态设计时，考虑作用的短期效应组合和长期效应组合。作用的短期效应组合表达式：作用的长期效应组合表达式：这里，频遇值系数及准永久值系数，均按公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)第4.1.7条确定。2) L当采用作用短期效应组合时，其中可变作用的频遇值系数均取为L0,且汽车荷载应计入冲击系数。注：填料厚度(包括路面厚度)等于或大于0.5m的拱桥，涵洞以及重力式墩台，其地基计算可不计汽车冲击系数。2.当采用作用效应的偶然组合时，其组合表达式按（2）进行，但不考虑结构重要性系数。式（2）中的作用分项系数 %, 7a频遇值系数。”和准永久值系数02j

9、均取L07.8 .计算基础的沉降时，传到基础底面作用效应应按正常使用极限状态下作用长期效应组合采用。该组合仅为直接施加于结构的永久作用标准值（不包括税收缩及徐变作用，基础变位作用）和可变作用准永久值（仅值汽车荷载和人群荷载）引起的效应。9 .10 .作用取值及其效应组合，有关系数的取用，除有特别指明外应按现行公路桥涵设计通用规范（JTGD60）的规定执行；基础结构计算应按现行公路与工桥涵设计通用规范（JTGD61）的规定执行和公路钢筋硅及预应力碎桥涵设计规范（JTGD62）的规定执行；地基基础的抗震设计应符合现行公路工程抗震设计规范的规定。第二章地基岩土分类、工程特性与地基承载二、地基岩土分类

10、与工程特性岩土分类的任务是根据分类用途和岩土的各种性质差异将其划分为一定的类别。其目的是根据分类名称大致判断岩土的工程特性。评价岩土作为建筑材料的适宜性以及结合其他指标确定场地地基承载力。岩石和土的分类方法很多，不同部门根据其用途采用各自的分类方法。在桥梁工程中，岩土作为地基以支承结构物，所以着眼于土的工程性质（主要是强度与变形特性）及其与地质成因的关系来分类。即地质分类基础上的工程分类。1 .公路桥涵地基的岩土分类岩石碎石土砂土粉土粘性土特殊性岩土2 .岩石为颗粒间链接牢固、呈整体或具有节理裂隙的地质体。作为公路桥涵地基，除应确定岩石的地质名称外，还需要按坚硬程度、风化程度、节理发育程度、软

11、化程度和特殊性岩石加以划分。1）岩石的坚硬程度应根据岩块的饱和单轴抗压强度标准值fd分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩5个等级。2）岩石的分化程度可按规范附表A.0.l2分为未分化、微风化、中分化、强风化、全分化5个等级。3）岩体完整程度根据完整性指数分为完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎5个等级。4）岩体节理发育程度根据节理间距分为节理很发育、节理发育、节理不发育3类。5）岩石按软化系数分为软化岩石和不软化岩石。6）当岩石具有成分、特殊结构或特殊性质时，应分为特殊性岩石、膨胀性岩石、崩解性岩石、岩渍性岩石等。注：岩体受地壳运动的作用，其内部形成许多断裂面，使岩石丧失了连续整体性，统称为

12、断裂构造。断裂构造分为节理和断层。节理一沿断裂面两侧的岩石未发生位移或仅有微小错动的断裂构造。即裂隙。断层一断裂面两侧的岩体发生显著位移。现规范采用岩石坚硬程度和节理发育程度来确定岩石的承载力。3 .4 .碎石土碎石土指粒径2mm的颗粒含量超过总质量的50%的土。碎石土按粒组含量分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾6类。碎石土的密实度课根据重型动力触探锤击数N63.5分为松散、稍密、中密、密实4级。注：触探法：用带有锤形探头的钻杆，采用静力或动力加压方法，使之贯入土中量测探头的贯入阻力，间接得出地基承载力。A.静力触探：采用液压或机械转动方式将钻杆连同圆锥形探头压入土中，测量端部阻力和侧面摩

13、阻力B.动力触探：硬土中不能有效使用压入法。采用冲击锤入探头。锤提升到一定高度自由落下，冲击钻杆上的锤垫使探头贯入土中。取一定深度的锤击数表征某一指标或承载力。常用轻锤、中锤、重锤划分相应锤头断面为10、io。病、iscm.c.标准贯入法：布置用一个带有直径51mm去土器的钻杆，放入钻孔底，用63.5KG重锤，落距76cm冲击钻杆上的锤垫。先将取土器打入孔底15cm,然后再打下30cm,记录锤击数N。4.5.砂土砂土为粒径大于2mm的颗粒含量不超过总量50%,粒径0.075mm的颗粒超过总量50%的土。砂土按其粒组含量又分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂5类。砂土的密实度可根据标准贯入锤击数分为

14、松散、稍密、中密、密实4级。5.6. 粉土和粘土粉土是塑性指数/仁10且颗粒0.075mm的颗粒含量不超过总质量的50%的土。粉土的密实度根据孔隙比e划分为密实、中密、稍密3类。其湿度根据天然含水量3分为稍湿、湿、很湿3类。粘性土是塑性指数/门0且颗粒0.075mm的颗粒含量不超过总质量的50%的土。5.1粘性土的物理特性粘性土以四种基本状态存在，即干硬、半干硬、可塑（即外力作用下可塑成任何形状，而不破坏它的整体性，颗粒不散开，土体不开裂）；流塑（不能保持形状，而逐渐向低处或者应力较小处移动）特性指标：1 .2 .液限Gj指土由可塑状态变为流塑状态的含水量界限。4 .塑限J指土由半干硬状态变为

15、可塑态的含水量界限。5 .6 .收缩限界切J指土由干硬状态转变为半干硬状态的含水量界限。用含水量表示粘土稠度的指标。二一:一必塑性指数:/p =电一如 液性指数：L COl-COp I塑性指数/ P主要与土内所含粘土颗粒的多少有关.数值愈大,粘土与水的相互作用程度愈强.塑性指数相近的粘性土，常有相近的物理力学性质，而且测定方法简便，故常作为粘土分类的指标。液性指数L表示粘性土含水量变化时的状态特征，数值愈大说明土质愈软.粘土可根据沉积年代分为老粘土、一般粘土、就近沉积粘土。老粘土：具有较高强度，较低压缩性。一般粘性土：分布面积最广，遇到的也最多,工程性质很大.又以轻亚粘土、亚粘土、粘土来定名。塑性指标/p用来划分粘性土。3 乙 17为粘土。液性指数人,表征土所处的