第三章 天然地基浅基础10.9.22

第三章天然地基上的浅基础§3-1浅基础常用的类型及适用条件一、刚性和柔性基础1、刚性基础——基础不会因地基反力产生弯拉应力出现破坏（裂缝）。可不配置钢筋。材料：混凝土、粗料石、片石特点：具有较高的抗压、抗剪性能，具有良好的耐久性。优点：稳定性好、施工简便、承受荷载大，是优先考虑的基础形式，缺点：自重大、对持力层要求高，软土需加固。2、柔性基础——当弯曲拉应力和剪应力过大，超过材料的强度极限，必须配置足够数量的钢筋，承受拉应力。类型：（1）柱下扩展基础（2）条形基础（3）十字交叉基础（4）筏板基础（5）箱型基础等整体刚度增大抗弯刚度增大钢筋水泥用量大技术要求高二、浅基础的构造（一）刚性扩大基础（桥梁常用）1、独立基础墩身基础做成台阶状2、联合基础3、条形基础柱下条形基础墙下条形基础4.筏板见书图2-6和2-7箱形基础5.箱基（a）平板式筏形基础（b、c）梁板式筏形基础§3-2基础埋深及刚性扩大基础尺寸的拟订一、埋深应考虑地基变形小、承载力满足要求防冲刷、稳定性等（一）地基的地质条件（主要因素）1、较浅的新鲜岩石上。2、必须放在风化层中则要根据风化程度、冲刷深度及承载力确定。3、不适宜将基础置于倾斜岩层上。4、放在沉积物上（土）应考虑冲刷、冻胀、沉降、地基承载力等（二）河流的冲刷深度季节性洪水引起冲刷，设计洪水最大冲刷线以下。小桥涵≮1m，大中桥参见表2-1。其它不利因素：河道变迁、水文资料不足等。（三）当地冻结深度除地基为非冻胀土外，基础应埋置在天然最大冻结线以下一定深度。（见公路桥涵地基基础设计规范规定）。（四）上部结构形式超静定结构、拱桥桥台对基础设置、埋深要求较高。（五）当地地形条件位于坡上要考虑（滑动可能）承载力折减，较陡的基岩表层要做成台阶状斜坡上的基础埋深基础的前缘至坡面间必须留有适当的安全距离。（见表2-2）（六）保证持力层稳定所需的最小埋置深度。1、风化、人、植物、动物影响，应在天然地面或无冲刷河流以下≮1m。2、相邻结构物影响工民建考虑D/L≤0.5-1.0DL西安灞河大桥桥墩根基因违禁挖沙已悬空(图)二、刚性扩大基础尺寸拟订（一）基础厚度（二）剖面尺寸刚性角（三）台阶高度（四）基础平面尺寸§3-3刚性扩大基础的验算一、地基承载力验算包括持力层、软弱下卧层地基容许承载力。（一）持力层强度验算：1.荷载单向偏心2.大偏心（eb/6）考虑基底压力重分布。重分布三原则：（1）反力合力与荷载大小相等。（2）方向相反。（3）作用在同一条直线上。bNb’(二)地基承载力的确定1.确定方法（1）考虑临近地基，基础（2）现场载荷试验（3）按照理论公式临塑、临界、极限荷载公式（4）规范经验公式二、基底合力偏心距验算（应采用基底应力相同的最不利荷载组合）（一）非岩石地基1.墩台受恒载墩：e0≯0.1ρ台：e0≯0.75ρ2.墩台受荷载组合Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ时e0≯ρ（二）岩石地基e0≯（1.2-1.5）ρ（三）基底截面不对称时三、基础稳定性验算（一）基础倾覆稳定性（限制合力偏心距）P.23主要荷载组合K0≥1.5附加荷载组合K0≥1.1-1.3（二）基础滑动稳定性（桥台需计入台前土压力）四、地基稳定性验算（圆弧滑动面法）假定滑动面过A点A抗倾覆措施：仰斜台可提高抗倾覆力矩逆坡抗滑齿槛抗滑五、基础沉降验算（一）沉降特征1.沉降量2.沉降差3.倾斜（建筑包括局部倾斜）（二）验算方法分层总和法、规范法六、柔性基础计算要点考虑上部结构、基础和地基共同工作，可用弹性地基梁的方法，但计算较复杂、困难。（一）条基简化方法：倒梁法：（上部结构为刚性）1.地基静反力按直线分布。（不包括基础自重及上覆土重）2.将地基反力作为基础梁上的荷载，将柱子视为梁的不动支座，即将基础梁视为一个倒置的连续梁。PmaxP1P3P4P2PminPmaxPmin适用条件：地基软、均匀，上部结构刚度大，荷载分布均匀，基础梁高大于1/6柱距。倒楼盖法：（二）静定分析法（上部结构为柔性）基础自重及上覆土重不引起内力，计算静反力。按静力平衡条件计算基础内力。PmaxP1P3P4P2PminPmaxP1QiMi§3-4地基处理一、人工地基对软土地基、地质条件不良的地基进行人工处理、加固——称为人工地基。软土、冲填土、杂填土、其它高压缩性土和建筑对地基有特殊要求的地基。二、地基处理的目的1.提高抗剪强度2.提高地基承载力3.减小土压力4.减小压缩性、沉降和不均匀沉降5.改善渗透性，加速固结6.防液化7.减小不良土的不良特性三、地基处理方法（一）换土垫层法1、适用性冲刷较小、旱桥施工、浅层处理2、换填材料中砂、粗砂、砂砾（粘粒含量小于3%-5%，粉粒小于25%，粒料颗粒小于50%）3、计算原理将持力层换成好土，验算软弱下卧层。（1）砂垫层厚度由软弱下卧层顶面的强度验算决定。应力扩散法：软弱层顶面的附加应力σh为：（2）砂垫层平面尺寸基础最终沉降量：S=SS+StSS—砂垫层压缩量一般忽略不计St—软弱下卧层的沉降量4.砂垫层的施工及其它垫层材料密实度要达到设计要求90%以上。合格的铺压厚度，最优含水量下压实。砂垫层可加筋、土工织物（化学纤维）分层平铺人工加固后可按浅基础考虑和计算二、夯实法适用砂土地基、在一定含水量范围内的软粘土、杂填土和黄土。1.重锤夯实浅层加固法–土的含水量及饱和度不能太高，否则出现橡皮土，塑性状态粘性土适合。锤重≤15kN落距3-4m可先试夯，一般夯击遍数≯8-10遍2.强夯法（动力固结法）锤重80kN-400kN—2000kN，落距8m-20m-40m适用于厚的松软土层三、砂桩挤密法（一）适用不发生冲刷或冲刷不大的松散地基。松散中、细、粉砂土，IL1、e≈1或e1含砂多的松软粘土.（二）方法振动、冲击或打入套管成孔。d=30-60cm(三)材料中、粗砂（含泥≯5%）、碎石、石灰、二灰土、素土。（四）作用挤密地基土并在地基中夯挤密实形成土中桩体。提高容重γ，减小孔隙比e,提高抗剪强度C、φ值，减小沉降。复合地基：砂桩和土共同工作作为地基承担荷载。（五）砂桩设计1.加固范围2.内需要的砂桩总截面积3.桩数及排列4.桩长及灌砂量1.砂桩加固范围的确定L=l1+2l’B=b1+2b’l’、b’0.5m面积=BL2.挤密砂桩总截面积A1加固范围A、原始孔隙比e0加固后原地基土面积A2l0e1e1A1-挤密砂桩总截面积A-加固范围令：Vs=1Vv=e0e值根据加固后的地基要求的承载力并参照规范确定3.砂桩的排列一般砂桩直径d=0.3-0.6m一根砂桩截面积砂桩根数绿色面积A2’（减去砂桩的三角形面积）⊿abc面积l砂桩所占面积abc砂桩面积桩间距（梅花形）一般为(3-5)d方形4.灌砂量（1）由桩底土的承载力决定桩长l0。（2）灌砂量备砂量应大于计算值（损耗）砂桩加固粘性土时应按复合地基计算复合承载力（六）砂桩的施工质量振动锤击成孔确保桩长和投砂量/单位长度砂桩允许偏差≯d、垂直度≯1.5%可做载荷试验确定承载力