第二章 天然地基上的浅基础(2).ppt

地基容许承载力指在保证地基土稳定的条件下，建筑物的沉降变形（地基土的压缩变形）不超过建筑物正常使用所容许沉降变形时的地基承载力。地基土容许承载力确定方法：试验法包括载荷试验、触探试验等，比较实际、可靠地反映地基土的强度、变形；调查法在土质基本相同的条件下，参照邻近建筑物地基容许承载力；理论公式计算按地基承载力理论公式计算；规范公式按现行规范提供的经验公式计算。,4地基容许承载力的确定,规范公式根据我国公路桥涵地基与基础设计规范（JTGD63-2007）提供的经验公式和数据确定地基容许承载力，当基础最小边宽大于2m或基础埋深大于3m，且h/b4时，一般地基上（除冻土和岩石外）的容许承载力：fa0基础最小边宽b2m，埋置深度h3m的地基土承载力基本容许值（kPa），可直接从规范查取（根据土的类别，土的状态查表确定，见下表）；b基础验算剖面底面最小边宽(或直径)（m），当b10m时，按10m计算；,h基础底面的埋置深度(m)对于受水流冲刷的基础，由一般冲刷线算起；不受水流冲刷的基础，由天然地面算起，位于挖方内的基础，由开挖后地面算起；当h1时，p取为基底平均压应力；当z/b（或z/d）1时，p按基底应力图形取距最大应力边b/3b/4处的压应力。软弱下卧层顶面处的容许承载力（kPa），可按一般地基土或软粘土修正后的地基容许承载力公式确定。,b为矩形基础的短边宽度，d为圆形基础直径,当软弱下卧层为高压缩性且厚度较大的软粘土，或当上部结构对基础沉降有一定要求时，除承载力应满足上述要求外，还应验算包括软弱下卧层的基础沉降量。,桥台路基填土及锥坡对桥台基底压力影响的计算粘土地基上的桥台，当台后路基填土高度大于5m，验算地基土压应力及变形时，应考虑桥头引道路基填土及锥坡土重对桥台基底平面（包括桩尖平面）产生的附加竖向压应力；软土地基上的桥梁，如相邻墩台距离小于5m，应考虑临近墩台对软土地基所产生的竖向附加应力；,附加应力计算方法：台背路基填土对桥台基底（或桩尖平面）前后缘地基土产生的竖向附加应力：台前锥体对基底（或桩尖平面）前边缘地基土产生的竖向附加应力：P1=1H1台背路基填土的压力（kPa）；P1=2H2台前锥体填土的压力（kPa）；1路基填土的天然密度（kN/m3）；2锥体填土的天然密度（kN/m3）,H1台背路基填土的高度；H2基底（或桩尖平面）前边缘上填土锥体高度；b基底（或桩尖平面）的前、后边缘间的基础长度；h原地面至基底（或桩尖平面）的深度（m）；1、2附加竖向压应力系数（查公路桥涵地基与基础设计规范）。,桥台路基填土及台前锥体填土附加竖向压力系数表,基底合力偏心距验算验算目的尽可能使基底应力分布较均匀，以免基底两侧应力差过大，使基础产生较大不均匀沉降，引起墩、台倾斜，影响正常使用。若使合力通过基底中心，虽然可得均匀的应力，但这样做不但不经济，往往也很难做到。偏心距控制原则非岩石地基上的基础：不出现拉应力；岩石地基上的基础：可允许出现拉应力，拉应力值根据岩石的强度确定。,基本验算式：M作用于墩台水平力和竖向力对基底形心轴弯矩；N作用在基底合力的竖向分力。容许偏心距e0通常用基底截面核心半径()表示。基底承受单向或双向偏心受压时，外力合力不作用在对称轴上，或基底截面不对称，因核心半径的计算比较复杂，可用e0/控制合力偏心距：,墩台基底的合力偏心距容许值,注意事项验算偏心距的作用组合应是Mmax所对应的Nmin，与验算基底压力的作用组合不同（最不利作用组合）；N、pmin为同一种作用组合，当pmin为拉应力时，计算时要代入负号。,基底稳定性和地基稳定性验算浅基础的稳定性验算内容基础抗倾覆稳定性验算基础倾覆或倾斜除了地基的强度和变形原因外，常发生在承受较大的单向水平推力而其合力作用点又离基础底面的距离较高的结构物上。,基础稳定性,倾覆稳定性滑移稳定性,地基稳定性,挡土墙或高桥台受侧向土压力作用；大跨度拱桥在施工中墩、台受到不平衡的推力；多孔拱桥中一孔被毁等，首单向恒载推力作用,基本假定因要求基底最大压力小于地基土的容许承载力，假定基础的转动轴在最大受压的外边缘。基本公式稳定力矩：倾覆力矩：抗倾覆稳定系数：,合力偏心距：抗倾覆稳定条件：Pi作用于基底的各竖向力；ei各竖直力Pi作用点至基础底面形心轴的距离；Ti作用于基底以上的各水平力；hi各水平力作用点至基底的距离；y沿重心与合力作用点连线交于验算倾覆轴的距离；e0所有偏心竖向力的合力至截面重心的距离；K0容许抗倾覆稳定系数。,双向偏心问题如外力合力不在形心轴上（如图2-35b）或基底截面有一个方向为不对称，而合力又不在形心轴上（图2-35c），基底压力最大一边的边缘线应是外包线，图2-13b、c中的I-I线，y值应是通过形心与合力作用点的连线并延长与外包线相交点至形心的距离。,抗倾覆稳定系数,抗倾覆和抗滑动的稳定性系数,基础抗滑移稳定验算基础在水平力作用下沿底面滑动的可能性即基础抗滑动安全度的大小，可用基底与土之间的摩擦阻力和水平推力的比值Kc来表示，Kc称为抗滑动稳定系数：Pi竖向力总和；Hip抗滑水平力总和；Ti水平力总和；Kc容许抗滑移稳定系数。基础底面与地基间的摩擦系数（P.52表2-28）。,验算桥台基础的滑动稳定性时，如台前填土保证不受冲刷，可考虑计入台前土压力，其数值可按主动或静止土压力进行计算,地基稳定性验算位于软土地基上较高的桥台需验算桥台沿滑裂曲面滑动的稳定性，基底下地基如在不深处有软弱夹层时，在台后土推力作用下，基础也有可能沿软弱夹层土的层面滑动；在较陡的土质斜坡上的桥台、挡土墙也有滑动的可能；验算方法土坡稳定分析方法，即用圆弧滑动面法来进行验算。验算时一般假定滑动面通过填土一侧基础剖面角点A，在计算滑动力矩时，应计入桥台上作用的外荷载（包括上部结构自重和活载等）以及桥台和基础的自重的影响，然后求出稳定系数满足规定的要求值。,增强基础稳定性措施选择合适的基础类型、基础埋深、墩台与基础的尺寸；地基加固处理；桥台基础设置防滑齿墙；减载；降低地下水位；抗滑桩等阻滑措施。,基础沉降验算基础沉降验算的主要内容基础沉降验算的范围修建在一般土质条件下的中、小型桥梁基础，只要满足地基的强度要求，地基（基础）的沉降也就满足要求。下列情况，则必须验算基础的沉降，使其不大于规定的容许值：,基础沉降量相邻基础沉降差基础倾斜,修建在地质情况复杂、地层分布不均或强度较小的软粘土地基及湿陷性黄土上的基础；修建在非岩石地基上的拱桥、连续梁桥等超静定结构的基础；相邻基础下地基土强度有显著不同或相邻跨度相差悬殊而必须考虑其沉降差；对于跨线桥、跨线渡槽要保证桥（或槽）下净空高度。,基础沉降验算方法地基沉降可根据土的压缩性指标按规范法（用沉降计算经验系数s修正）计算；对于公路桥梁，基础上结构重力和土重力作用对沉降是主要的，汽车等活载作用时间短暂，对沉降影响小，所以在沉降计算中不予考虑。（也有学者认为在交通量大的情况下，可将汽车荷载作为“可变作用准永久值”，计算其产生的沉降量）；沉降计算公式：沉降计算深度zn符合如下关系：,p0对应于荷载长期效应组合时的基础底面处附加压应力；Esi第i层土的压缩模量；p基底压应力，当z/b1时，p采用基底平均压应力；z/b1时，p按压应力图形采用最大压应力点b/3b/4处的压应力；其余参数的取值可参照土力学内容。,基础倾斜度验算对于结构物本身较高，土质较差或上部结构为超静定结构物时，须验算基础的倾斜，保证建筑物顶面的水平位移控制在容许范围以内：l自基础底面至墩、台顶的高度；基础底面的转角，其中s1、s2分别为基础两侧边缘中心处按分层总和法求得的沉降量，b为验算截面的底面宽度；0在水平力和弯矩作用下墩、台本身弹性挠曲变形在墩、台顶所引起的水平位移。,根据上部结构