沉井基礎的PPT課件

1、第四節(jié)第四節(jié) 沉井基礎的設計與計算沉井基礎的設計與計算一、沉井基礎的尺寸擬定一、沉井基礎的尺寸擬定 1、根據墩臺身尺寸擬定、根據墩臺身尺寸擬定 沉井結構的襟邊要求不小于沉井全高的沉井結構的襟邊要求不小于沉井全高的1/50 ，且不小于，且不小于200mm，浮式沉井另加，浮式沉井另加200mm。 2、根據地基土容許承載力確定、根據地基土容許承載力確定 按地基容許承載力推算出的基底平面尺寸，一般要比墩按地基容許承載力推算出的基底平面尺寸，一般要比墩臺身底截面尺寸大的多，臺身底截面尺寸大的多，要求墩臺身邊緣盡可能支承在井壁要求墩臺身邊緣盡可能支承在井壁上或頂蓋板的支承面上，一般空心沉井不允許墩臺身邊緣

2、全上或頂蓋板的支承面上，一般空心沉井不允許墩臺身邊緣全部坐落在取土井孔內。部坐落在取土井孔內。 第1頁/共82頁 3、沉井高度確定、沉井高度確定 沉井高度為基頂標高與基底標高之差。沉井沉井高度為基頂標高與基底標高之差。沉井井頂標高井頂標高與與擴大基礎頂面標高確定要求相同；擴大基礎頂面標高確定要求相同；基底標高基底標高按持力層確定。按持力層確定。 4、沉井各結構細部尺寸擬定、沉井各結構細部尺寸擬定 沉井各結構部分的細部尺寸，按前面構造要求初擬尺沉井各結構部分的細部尺寸，按前面構造要求初擬尺寸，經驗算調整確定。寸，經驗算調整確定。第2頁/共82頁二、沉井作為剛性深基礎的整體驗算二、沉井作為剛性深基

3、礎的整體驗算 1、當、當h5.0m，按剛性擴大基礎驗算。，按剛性擴大基礎驗算。 2、當、當ah2.5；h5.0m，作為剛性深基礎的整體驗算。，作為剛性深基礎的整體驗算。 基本假設主要是：基本假設主要是： (1)認為基礎的剛度無窮大，本身不產生撓曲變形，只認為基礎的剛度無窮大，本身不產生撓曲變形，只產生轉動；產生轉動； (2)在考慮土的橫向抗力固著作用計算地基壓力時，一在考慮土的橫向抗力固著作用計算地基壓力時，一般不考慮作用在基礎側面的摩阻力；般不考慮作用在基礎側面的摩阻力； (3)對土彈性抗力的假設按第五章對土彈性抗力的假設按第五章“m”法考慮。法考慮。第3頁/共82頁（一）非巖石類地基上剛性

4、深基礎的計算（一）非巖石類地基上剛性深基礎的計算 1、基本原理、基本原理 第4頁/共82頁 2、水平力、水平力H作用高度作用高度的計算的計算 H為原地面線或局部沖刷線以上的水平力合力，為原地面線或局部沖刷線以上的水平力合力， 。 Mi為地面線或局部沖刷線以上所有水平力、彎矩、偏為地面線或局部沖刷線以上所有水平力、彎矩、偏心豎向力對基礎底面重心的總彎矩。當僅有豎向力作用時，心豎向力對基礎底面重心的總彎矩。當僅有豎向力作用時， 。iMH第5頁/共82頁 3、水平力、水平力H作用下地基應力計算作用下地基應力計算 地面下任意深度地面下任意深度Z處基礎產生的水平位移處基礎產生的水平位移XZ 土的水平土抗

5、力土的水平土抗力ZX 基礎底面豎向土抗力（壓應力）基礎底面豎向土抗力（壓應力）D/20()tanZXZZ0()tanZXZZCXmZ ZZ/20tan2DDC第6頁/共82頁第7頁/共82頁 求解未知數求解未知數Z0和和tanw，建立兩個平衡方程，即，建立兩個平衡方程，即0X 11000tan()0hhZXHbdZH mbZ ZZ dZ00M 11/2000hZXDHhb ZdZW 整理后可解得整理后可解得21001(4)62(3)bhhDWZbhh131012(23 )6tan(18)HhhHmhbhW DAmh第8頁/共82頁 式中式中 深度深度h處基礎側面土的地基系數與基礎底面地處基礎側

6、面土的地基系數與基礎底面地基系數比，計算式為基系數比，計算式為000mhmhmCm hm310182 (3)bhW DAh06()zxHZ ZZAh/23DDHA 最后求得土的水平土抗力最后求得土的水平土抗力ZX和基礎底面豎向土抗力和基礎底面豎向土抗力（壓應力）（壓應力）D/2 第9頁/共82頁第10頁/共82頁 4、應力驗算、應力驗算 基底應力驗算基底應力驗算maxmin03RaNDHrfAA 基礎側面水平壓應力驗算基礎側面水平壓應力驗算 橫向計算橫向計算 zx值應小于沉井周圍土的極限抗力值。值應小于沉井周圍土的極限抗力值。 極限抗力值計算方法：極限抗力值計算方法： 當基礎在外力作用下產生位

7、移時，在深度當基礎在外力作用下產生位移時，在深度z處基礎一側產處基礎一側產生主動土壓力強度生主動土壓力強度Pa，而被擠壓一側土就受到被動土壓力強，而被擠壓一側土就受到被動土壓力強度度Pb，故其極限抗力，以土壓力表達為，故其極限抗力，以土壓力表達為第11頁/共82頁 1 2()ZXbaPP2tan (45)2cot(45)22bPrZ2tan (45)2cot(45)22aPrZ 1取決于上部結構形式的系數，對于靜定結取決于上部結構形式的系數，對于靜定結構構 1=1，超靜定結構，超靜定結構 1=0.7； 2考慮恒載對基礎底面重心所產生的彎矩考慮恒載對基礎底面重心所產生的彎矩Mg在總彎矩在總彎矩M

8、中所占百分比的系數，即中所占百分比的系數，即MMg8 . 012第12頁/共82頁 根據測試得知出現最大水平壓應力的位置大致在根據測試得知出現最大水平壓應力的位置大致在Z=h/3和和Z=h處，代入整理得處，代入整理得/3124(tan)3hXhCCOS124(tan)hXhCCOS第13頁/共82頁 基礎截面彎矩計算基礎截面彎矩計算 地面或局部沖刷線以下深度地面或局部沖刷線以下深度Z處基礎截面上的彎矩處基礎截面上的彎矩MZ為為1011110()()tan()ZzMHhZmZ ZZb ZZ dZ310()(2)2HbZHh ZZZhA 5、墩臺頂水平位移驗算、墩臺頂水平位移驗算 基礎在水平力和力

9、矩作用下，墩臺頂面會產生水平位基礎在水平力和力矩作用下，墩臺頂面會產生水平位移移 。 由由三部分組成：三部分組成： (1) 地面處的水平位移地面處的水平位移z0 tg ； (2) 地面到墩臺頂范圍地面到墩臺頂范圍h0內的水平位移內的水平位移h0 tg ； (3) 在在h0范圍內墩臺本身彈性撓曲變形引起的墩臺頂范圍內墩臺本身彈性撓曲變形引起的墩臺頂水平位移水平位移 0。第14頁/共82頁 現行橋梁規(guī)范中規(guī)定，墩臺頂面的水平位移現行橋梁規(guī)范中規(guī)定，墩臺頂面的水平位移 應符合應符合下列要求：下列要求： 式中，式中，L為相鄰跨中最小跨的跨度為相鄰跨中最小跨的跨度(m)，當跨度，當跨度L0第75頁/共8

10、2頁 （1）y的計算的計算 從底板算起的吃水深度為從底板算起的吃水深度為 000AVh 以以y1來表示浮心位置距隔墻底的距離，則浮心位置距刃來表示浮心位置距隔墻底的距離，則浮心位置距刃腳底為腳底為h3y1，應用各排水體積重心對刃腳底的體積矩（各，應用各排水體積重心對刃腳底的體積矩（各排水體積與體積重心至刃腳底距離的乘積）來求得浮心位置。排水體積與體積重心至刃腳底距離的乘積）來求得浮心位置。有有131MhyV第76頁/共82頁第77頁/共82頁 M1分別為各排水體積（沉井底板以上部分排水體積分別為各排水體積（沉井底板以上部分排水體積V0、刃腳體積刃腳體積V1、底板下隔墻體積、底板下隔墻體積V2）

11、對其中心到刃腳底距離的）對其中心到刃腳底距離的乘積（體積矩），計算如下乘積（體積矩），計算如下)2(0100hhVM11123haMVa411223112()3haMVha1012MMMM第78頁/共82頁 重心的位置引用上面同樣的方法求得。重心位置距刃腳重心的位置引用上面同樣的方法求得。重心位置距刃腳踏面為踏面為Y2,則有則有VMYII2)(132YhYY（2）的計算的計算定傾半徑定傾半徑為定傾中心到浮心的距離，可由下式計算為定傾中心到浮心的距離，可由下式計算0IV第79頁/共82頁（二）傾斜角度驗算（二）傾斜角度驗算（三）井壁出水高度驗算（三）井壁出水高度驗算0arctan6()wMVy 01tanhHhhBh第80頁/共82頁 水下有一直徑為水下有一直徑為7m的圓形沉井基礎，基底上作用的圓形沉井基礎，基底上作用豎直荷載為豎直荷載為18503KN(已扣除浮力已扣除浮力3848KN),水平水平力為力為503KN，彎矩為，彎矩為7360KNm（均為考慮附加（均為考慮