桥梁工程5(基础)

向群主讲天津铁道职业技术学院桥梁构造1第三章桥梁下部构造构造第一节桥梁根底组成与根本类型第二节桥礅的构造组成和根本类型第三节桥台的构造组成和根本类型第四节支座构造与根本类型2桥梁根底磨擦桩柱桩刚性浅根底深根底扩展根底预制桩根底组合根底沉井根底桩及大型管柱根底类管柱钻孔桩根底就地成孔灌注根底按资料按施工方法振动下沉锤击下沉钢桩人工挖孔混凝土桩按传力方式冲击、冲抓钻机成孔套管法施工旋转式钻孔静压下沉预应力砼桩桥梁根底类型3第一节桥梁根底组成与类型刚性浅根底：明挖或扩展根底桩根底：预制桩、钻孔桩沉井根底4一、刚性浅根底1、根本概念常见根底根据埋置深度分有：浅根底、深根底。浅根底是指埋入地层深度较浅〔≤5m〕，施工时普通采用敞开挖基坑修筑的根底。天然地基上浅根底优点：便于施工，工期短，造价低，如能满足强度和变形要求，宜优先采用。52、浅根底类型(1)刚性根底刚性根底：用刚性资料，如砖、石、素混凝土等制造的根底，底面宽度扩展受刚性角的限制。6刚性角——压力分布角，以α表示；砖砌根底的刚性角控制在26°～33°之间；混凝土根底的刚性角应控制在45°左右。7(2)柔性根底柔性根底——用非刚性资料，如钢筋混凝土制造的根底，根底宽度的加大不受刚性角的限制8刚性根底：特点：稳定性好、施工简便、能接受较大的作用。自艰苦，当持力层为脆弱土时，需对地基进展处置。适用于：地基承载力较好、紧缩性较小的建筑资料：(1)混凝土。抗压强度高，耐久性和抗冻性比较好，可浇筑成任不测形的砌体。(2)粗料石或片石。柔性根底：特点：整体性能较好，抗弯刚度较大，适用于：有较大偏心荷载作用、地基土层较脆弱、地下水位较高、根底埋深又遭到一定限制等情况。资料：钢筋混凝土9(3)刚性扩展根底刚性扩展根底由于地基土的强度比墩台圬工的强度低，故基底的平面尺寸都需求稍大于墩台平面尺寸，即做成扩展根底，以满足地基强度要求。其平面外形常为矩形，立面外形为矩形或台阶形10为了从构造上来防止a—a截面发生弯曲拉裂破坏，可经过控制刚性角，设计时也常用a≤[a]作为控制条件，[a]称为允许刚性角。砖、片石、块石、粗料石砌体，当用5号以下砂浆砌筑时，[a]=30°；砖、片石、块石、粗料石砌体，当用5号以上砂浆砌筑时，[a]=35°；混凝土浇筑时，[a]=45°。基顶外缘与墩(台)身底边缘的间隔称为襟边，其作用一方面是扩展基底面积添加根底承载力，同时也便于调整根底施工时在平面尺寸上能够发生的误差，也是为了支立墩、台身模板的需求。其值应视基底面积的要求、根底厚度及施工方法而定。桥梁墩台根底襟边最小值为20～50cm。根底较厚(超越lm以上)时，可将根底的剖面浇砌成台阶形，以减少根底自重，节省资料。每层台阶高度通常为0.50～1.00m，普通情况各层台阶宜采取一样厚度。113、地基允许承载力确实定(1)根本概念地基土的承载力——指地基土体单位面积上所接受的压力。根底将上部建筑物或构筑物的荷载传给地基土体，地基土体接受着上部构造传下来的荷载。由于地基土体的不均匀性，地基土中各点的接受才干不一样。根底下一部分土体将沿滑动面产生整体挪动，此时，建筑物或构筑物将发生严重塌陷、倾斜等灾祸性破坏。12(2)地基承载力计算修正后的地基承载力允许值[fa]按下式确定。当根底位于水中不透水地层上时，[fa]按平均常水位至普通冲刷线的水深每米再增大10kPa.k1、k2—基底宽度、深度修正系数，根据基底持力层土的类别按规范确定;γ1—基底持力层土的天然重度〔kN/m3〕；假设持力层在水面以下且为透水者，应取浮重度;γ2—基底以上土层的加权平均重度(kN/m3);换算时假设持力层在水面以下,且不透水时,不论基底以上土的透水性质如何，一概取饱和重度;当透水时,水中部分土层那么应取浮重度。b—根底底面的最小边宽(m);当b<2m时，取b=2m;当b>l0m时，取b=10m;h—基底埋置深度(m)，自天然地面起算，有水流冲刷时自普通冲刷线起算;当h<3m时，取h=3m;当h/b>4时，取h=4b13例题：某桥墩根底：知根底底面宽度b=5m，长度l=10m，根底埋深h=4m，作用在基地中心的竖直荷载N=8000kN，地基土重度γsat=20kN/m3，根底底面下持力层土为中密粉砂，试按规范确定基地允许承载力能否满足强度要求。14解：故地基强度可以满足要求15练习某桥墩根底如下图，知根底底面宽度b=4m，长度l=10m，埋置深度h=3.5m，作用在基底中心的竖直荷载N=12000kN，地基土的性质如下图，试按<桥规>确定地基允许承载力能否满足强度要求。假设将该根底放置在粘土层顶面，情况又如何？16地表土会产生一定的风化作用，加上人类和动物的活动以及植物的生长作用，破坏地表土层的构造，性质不稳定，强度和稳定性差。地表土不宜作为持力层。根底埋置深度应在天然地面或无冲刷河流的河底以下不小于1m。(4)根底埋置深度

根底埋置深度的选择要求是保证持力层稳定所需的最小埋置深度17地基的地质条件覆盖土层较薄：去除覆盖土和风化层后，将根底直接建筑在新颖岩面上。岩石地基岩石风化层很厚难以全部去除时，根底放在风化层中的埋深应根据其风化程度、冲刷深度及相应的允许承载力来确定。18地基的地质条件受压层内为均质土，主要根据荷载大小、地基土的承载力和最小埋深来确定。非岩石地基受压层为交错的多层土组成时，需经过各项力学验算和综合考虑各种要素后确定。19河流的冲刷深度普通冲刷：整个河床面被洪水冲刷后下降。部分冲刷：由于桥墩的阻水作用，使洪水在桥墩周围冲出一个深坑。根底必需设置在设计洪水的最大冲刷线以下不小于1.5m。位于河槽的桥台，当其最大冲刷深度小于桥墩总冲刷深度时，桥台基底的埋深应与桥墩基底一样。当桥台位于河滩时，对河槽摆动不稳定河流，桥台基底高程应与桥墩基底高程一样;在稳定河流上，桥台基底高程可按照桥台冲刷结果确定。20冻结深度桥涵墩台根底(不包括桩根底)基底埋置深度应符合以下规定:1、当墩台基底设置在不冻胀土层中时，基底埋深可不受冻深的限制。2、上部为外超静定构造的桥涵根底，其地基为冻胀土层时，应将基底埋入冻结线以下不小于0.25m。3、当墩台根底设置在季节性冻胀土层中时，基底的最小埋置深度可按下式计算:21地形条件当构造物位于较陡的土坡上时要思索土坡同构造物根底的稳定性。当根底位于较陡的岩体上，可将根底做成台阶型，但要留意岩体的稳定性。根底前缘至岩层坡面间必需留有适当的平安间隔，其数值与持力层岩石〔或土〕类及斜坡坡度等要素有关。相邻构造物根底的影响施工技术条件的影响22(5)刚性扩展根底尺寸的拟定要求根底厚度H：基底标高：按埋置深度要求(承载力、根本要求、冲刷要求、冻结深度等);根底顶面：不高于最低水位,普通，根底厚度在1.0~2.0m左右根底平面尺寸：〔矩形〕长度〔横桥向〕：a=l+2Htanα宽度〔顺桥向〕：b=d+2Htanαα——刚性角〔墩、台身底截面边缘至根底边缘的连线与垂线的夹角〕23根底尺寸要求根底剖面尺寸：方式：矩形或台阶形襟边〔自墩、台身底边缘至基顶边缘间隔〕最小值为20~30cm。作用：a.扩展基底面积，添加承载力b.施工需求根底悬出总长度：要求：α≤αmax各层台阶宜采用一样厚度24小结：刚性浅根底的特点根底理置深度确实定根底尺寸确实定作业：补充习题25二、桩根底1、桩基及其作用桩基构成：桩+承台有高、低两种，前者用于水中低桩承台、高桩承台26桩之作用：〔1〕将荷载传至持力层〔图a〕，或分配到较大的深度范围〔图b〕，以提高承载力。27〔2〕减小沉降，从而也减小沉降差，故地基强度够，而变形不合要求时亦用。〔3〕抗拔：用于抗风、抗震、抗浮等〔4〕有一定抗程度荷载才干，特别是斜桩近年来，桩基成为土木工程构造的主要根底方式，为设计桩基，须了解其类型、机理、承载力及变形验算等。28适用范围：1〕荷载较大，承载才干不满足要求；2〕河床冲刷较大，河道不稳定；3〕地基计算沉降过大，不均匀沉降；4〕建筑物接受较大的程度荷载；5〕施工水位或地下水位较高；6〕需求减弱其振动影响的动力机器根底，或以桩基作为地震区建筑物的抗震措施；2、桩根底的适用条件29(1)按资料分：木、钢、钢筋混凝土木桩—水位以上耐久性差，强度低，我国森林资源缺乏，应少用钢桩—本身强度高，易加工，接头容易，运输方便，但造价是混凝土的3-4倍，用于海洋平台及陆上重要工程。钢砼桩—取材方便，价钱廉价，耐久性好，可预制、现浇，尺寸易调，适用性强，故运用广泛，是主要研讨对象。3、桩的分类30(2)按桩的制造方法分预制桩〔沉桩〕—质量易保证、现场整洁、用时间少，但配筋由运输、打桩控制，配筋率较大，长度不可过大，现场接桩、截桩难。〔打入桩、振动下沉桩、静力压桩〕灌注桩—钻孔、放钢筋笼、浇砼。尺寸灵敏，还可扩头，配筋率可以小，但现场脏，质量难保证，例断桩、缩颈、露筋、清底不充分等。〔钻、挖孔灌注桩沉管灌注桩爆扩桩〕31(3)按设置效应分—能否挤土挤土桩—打入或压入，预制桩或沉管灌注桩。挤土使土密实，但打入有噪声，挤土会发生漂桩，还会破坏周边设备非挤土桩—钻、挖孔桩，桩长、桩径可较大，可穿越硬土层。无挤密效果，但有些土〔饱和软粘土〕本不可挤密。部分挤土桩—钻小口径孔，再打入，或钢管、砼管桩32(4)按荷载传送方式分桩端土差、桩很长、灌注桩清底差桩端为岩石、大头桩(一)摩擦桩(二)端承桩33(5)按承台位置分—高桩承台、低桩承台高桩承台—承台底面位于地面〔或冲刷线〕以上。用于水中作业。但受力情况差。低桩承台—承台底面位于地面〔或冲刷线〕以下受程度力及稳定性方面较好。常用桩预制钢砼桩〔RC桩〕断面有方、圆两种,方桩边长0.3~0.5m，预制分段长<12m;现场预制桩长<25-30m(桩架高),配筋率>0.8%，桩身混凝土强度不低于C25。截面大那么作成管桩,有时加预应力(省钢)。34钻〔挖〕孔灌注桩大直径桩，甚至直径>3m，承载力很大，用普通直径桩能够摆不开。可扩孔，用扩孔器或爆扩〔少用〕。353、沉管灌注桩〔挤土〕锤击或振动沉管，下有钢砼头，再灌混凝土，拔管，易发生断桩、缩颈〔软土中〕。缺陷：易产生缩颈、断桩、部分夹土、混凝土离析等质量事故。36钢管桩有开口、闭口，开口时构成土芯后亦有一定挤土，d小那么挤土能够性大，能否挤土将影响承载力。37三、沉井根底在建筑负荷较大的建筑构造物财，其根底应该坐落在巩固、有足够承载力的土层上．当这类土层距地外表较深、采用天然根底和桩根底受水文地质条件限制时，需用—种上、下开口就位后封锁的构造物来接受上部构造的力，这种构造物被称为沉井。沉井是根底的织成部分之一，其外形大小根据工程地质情况出设计而定，通常用混凝土或钢筋混凝土制成。它—般由井壁、刃脚、隔墙、井孔、预埋冲刷管、封底混凝土、顶盖板组成。38沉井适用条件：上部荷载较大，地表土允许承载力缺乏，一定深度下有好的持力层；山区河流中，冲刷大或河中有较大卵石不便桩根底施工；岩层外表较平坦且覆盖层薄，但河水较深，采用围堰施工有困难。沉井特点：占地面积小，挖土量小，对临近建筑物的影响较小，稳定性好。多用于长大桥梁和深水桥梁。3940沉井的构造41沉井按平面方式分类a—圆形单孔沉井；b—正方形单孔沉井；c—矩形单孔沉井；d—矩形双孔沉井；e—圆端形双孔沉井；f—矩形多孔沉井42①井壁〔沉井主体部分〕作用：施工时的围堰，挡土隔水提供足够分量，使沉井能顺利下沉施工终了作为墩台根底构造要求：井壁内配以竖向和程度向受力筋混凝土强度等级不低于C20井壁厚度应根据构造强度、下沉需求的分量、便于取土和清基等要素确定，普通混凝土沉井采用80~120厘米钢筋混疑土沉井(薄壁沉井)不受此限制43②刃脚作用：抑制妨碍、切土下沉，以减少下沉阻力。构造要求：〔加强〕混凝土强度等级不低于C25刃脚底面宽度(踏面)采用10~20厘米刃脚斜面与程度面夹角应大于45°假设经过严密土层时，尤其当土层中含有巩固物体时，刃脚底面应以角钢或其他钢材加固。刃脚高度视井壁的厚度确定，普通1.0m以上。当需求下沉到稍有倾斜的岩层面时，在掌握岩层高低差变化的情况下，可将沉并刃脚做成与岩层面倾斜相顺应的高低刃脚。44③隔墙(沉井的内壁)作用：沉井长宽尺寸较大时，加强沉井的刚度构造：厚度较井壁小软土中，底面应比井壁刃脚底面高出50厘米以上。〔防止下沉过快〕硬土中，底面应高于刃角踏面1.0~1.5m。〔防止下沉受阻〕人工挖土，隔墙下端应设置过人孔45④射水管(当采用井壁射水下沉时)沉井靠自重作用下沉有困难时，可思索在井壁埋射水管。射水水压视土质而定，普通不小于6个大气压，管径为l0~12毫米，每管射水量不小于0.2米3／分。如运用泥浆滑润套施工方法时应有预埋的压射泥浆管路。46⑤取土井〔井孔〕取土井的大小由取土的方法而定，当采用抓泥斗取土时，宽度不宜小于2.5米。取土井的平面布置应与中轴线对称，便于校正倾斜和偏移，利于沉井均匀下沉。井中填充物：素混凝土〔≥C15〕、片石混凝土、砌片等47⑥封底和盖板沉井在用不排水下沉时，封底用水下泥凝土浇筑，其厚度经过计算确定，不小于井孔最小边长的1.5倍，且顶面应高出井壁刃脚顶面(即刃脚根部)至少0.5米。封底混凝土强度等级：非岩石地基不低于C25；岩石地基不低于C20。以混凝土填心的沉井可用素混凝土顶板空心或以其他松散料填心的沉井需用钢筋混凝土顶板，厚度普通为1.5~2.0m；48⑦凹槽作用为了封底混凝土嵌入井壁，构成整体，使传至沉井壁上的力能更好地传送给封底混凝土底面。构造刃脚上方井壁内侧预留，凹槽高度应根据底板厚度决议，底面普通距刃脚踏面2.5m左右，槽高约1.0m，接近于封底混凝土的厚度，以保证封底任务顺利进展。凹入深度约为150~250mm。49四、软土地基软土地基：抗剪强度较低、紧缩性较高、浸透性较小的淤泥、淤泥质土、某些冲填土和杂填土以及其他高紧缩性土层。淤泥和淤泥质土是在静水或缓流水环境中以细颗粒为主的近代黏性土堆积。它们广泛分布在我国东南沿海及内陆地域。冲填土是在整治和疏通江河航道时，用挖泥船或泥浆泵把河水和港口底部的泥砂用水力充填淤地构成的堆积土。杂填土是指因人类活动而堆积构成的无规那么堆积物，如建筑渣滓、工业废料和生活渣滓等。工程性质为强度低、紧缩性高、均匀性差，普通还有浸水湿陷性。50地基处置的目的是针对软土地基上建造构造物能够产生的问题采用人工的方法改善地基土的工程性质。包括提高地基土的抗剪强度，增大地基承载力，防止剪切破坏或减轻土压力；改善地基土紧缩性，减少沉降和不均匀沉降；改善其浸透性，加速固结沉降过程；改善土的动力特性防止液化，减轻振动；消除或减少特殊土的不良工程特性。51物理处置化学处置热学处置换土垫层法排水固结法挤密压实法加筋土法搅拌桩法灌浆胶结法热加固法冻结法52物理处置化学处置热学处置换土垫层法排水固结法挤密压实法加筋土法搅拌桩法灌浆胶结法热加固法冻结法浅层挖除脆弱土层换填中粗砂、砂砾、碎石、石灰土或二灰土等。适用于无冲刷的脆弱地基。53物理处置化学处置热学处置换土垫层法排水固结法挤密压实法加筋土法搅拌桩法灌浆胶结法热加固法冻结法经过布置垂直排水井，改善地基排水条件，并采取加压，抽水，抽气和电渗等措施，以加速地基土的固结和强度的增长，提高地基土的稳定性，并使沉降提早完成。适用于处置厚度较大的饱和粘土和冲填土地基，但对于厚的泥炭层要慎重对待。54物理处置化学处置热学处置换土垫层法排水固结法挤密压实法加筋土法搅拌桩法灌浆胶结法热加固法冻结法利用挤密或振动使深层土密实，并在振动或挤密过程中回填以砂，砾石，碎石，土，灰土，二灰或石灰等，构成砂桩，碎石桩，土桩，灰土桩，二灰桩，或石灰桩，与桩间土一同组成复合地基，从而提高地基承载力，减少沉降量，消除或部分消除土的湿陷性或液化性。适用于杂填土和松散砂土，对软土地基经实验证明加固有效时方可运用。55物理处置化学处置热学处置换土垫层法排水固结法挤密压实法加筋土法搅拌桩法灌浆胶结法热加固法冻结法在人工填土地路堤或挡墙内铺设土工合成资料：钢带，钢条，尼龙或玻璃纤维等作为拉筋，或在脆弱土层上设置树根桩或碎石桩等，使这种人工复合土体可以接受抗拉、抗压、抗剪和抗