橋梁基礎(chǔ)分類(lèi)和受力特點(diǎn)

1、橋梁基礎(chǔ)分類(lèi)和受力特點(diǎn)按施工方法分類(lèi)：擴(kuò)大基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、管柱、沉井、地下連續(xù)墻等一、 擴(kuò)大基礎(chǔ)1. 概念：l 擴(kuò)大基礎(chǔ)是將墩（臺(tái)）及上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載由其直接傳遞至較淺的支承地基的一種基礎(chǔ)形式l 一般采用明挖基坑的方法施工，故又稱(chēng)明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)或淺基礎(chǔ)2. 適用：l 地基承載力較好的各類(lèi)土層3. 力學(xué)特點(diǎn)：l 由地基反力承擔(dān)全部荷載，將上部荷載通過(guò)基礎(chǔ)分散到基礎(chǔ)底面，使之滿足地基承載力和變形的要求l 擴(kuò)大基礎(chǔ)主要承受壓應(yīng)力4. 材料：l 一般用抗壓性能好，抗彎拉、抗剪性能較差的材料（如：砼、毛石、三合土等）l 視情況采用鐵鎬、十字鎬、挖掘機(jī)、爆破等設(shè)備和方法開(kāi)挖5. 分類(lèi)：l 按施工分：機(jī)械開(kāi)挖

2、基坑澆筑法、人工開(kāi)挖基坑澆筑法、土石圍堰開(kāi)挖基坑澆筑法、板樁圍堰開(kāi)挖基坑澆筑法l 按材料特點(diǎn)性能分：配筋與不配筋的條形基礎(chǔ)、單獨(dú)基礎(chǔ)6. 各類(lèi)基礎(chǔ)特點(diǎn)：（1） 無(wú)筋擴(kuò)大基礎(chǔ)：l 常用的有砼基礎(chǔ)、片石砼基礎(chǔ)等l 材料具有較好的抗壓性，但抗拉、抗剪強(qiáng)度不高l 設(shè)計(jì)時(shí)必須保證發(fā)生在基礎(chǔ)內(nèi)的拉應(yīng)力、剪應(yīng)力不超過(guò)相應(yīng)的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（2） 鋼筋砼擴(kuò)大基礎(chǔ)：l 抗彎和抗剪性能良好l 可在豎向荷載較大、地基承載力不高、承受水平力和力矩荷載下使用7. 設(shè)計(jì)：l 確定埋置深度和構(gòu)造尺寸l 根據(jù)最不利情況下的荷載組合，計(jì)算基底應(yīng)力l 然后驗(yàn)算基礎(chǔ)合力偏心距、穩(wěn)定性、地基強(qiáng)度l 需要時(shí)驗(yàn)算地基變形二、 樁基礎(chǔ)1.

3、概念：l 樁基礎(chǔ)是深入土層的柱形結(jié)構(gòu)l 其作用是將作用于樁頂以上的結(jié)構(gòu)物傳來(lái)的荷載傳到較深的地基持力層中2. 力學(xué)特點(diǎn)：l 所承受的荷載由裝測(cè)土的摩阻力和樁端地層的反力共同承擔(dān)l 當(dāng)荷載較大或樁數(shù)量較多時(shí)需在樁頂設(shè)承臺(tái)將所有樁基連接成整體共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的荷載3. 分類(lèi)（1） 按樁的使用功能分類(lèi) 豎向抗壓樁:l 主要承受豎向向下荷載l 計(jì)算豎向承載力和樁基沉降l 驗(yàn)算軟弱下臥層的承載力以及負(fù)摩阻力產(chǎn)生的下拉荷載 豎向抗拔樁：l 主要承受豎向上拔荷載l 計(jì)算樁身強(qiáng)度和抗裂l 驗(yàn)算抗拔承載力 水平受荷樁：l 主要承受水平荷載l 計(jì)算樁身強(qiáng)度和抗裂l 驗(yàn)算水平荷載和位移 復(fù)合受荷樁：l 承受豎向、水

4、平荷載均較大的樁l 按豎向抗壓（抗拔）樁及水平受荷樁進(jìn)行驗(yàn)收（2） 按樁承載性能分類(lèi) 摩擦樁：l 軟土層很厚，樁端達(dá)不到堅(jiān)硬土層或巖層l 樁頂?shù)臉O限荷載主要靠樁身與周?chē)翆拥哪Σ亮?lái)支承l(wèi) 樁尖土層反力很小，可忽略不計(jì) 端承樁：l 樁穿過(guò)軟弱土層，樁端支承在堅(jiān)硬土層或巖層上l 樁頂極限荷載主要靠樁尖堅(jiān)硬巖土層提供的反力來(lái)支承l(wèi) 樁側(cè)摩擦力很小，可以忽略不計(jì) 摩擦端承樁：l 樁頂?shù)臉O限荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承擔(dān)l 主要由樁端阻力承受 端承摩擦樁：l 樁頂?shù)臉O限荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承擔(dān)l 主要由樁側(cè)阻力承擔(dān)（3） 按樁身材料分類(lèi)：l 木樁、砼樁、鋼樁、組合樁（4） 按樁徑大小分類(lèi)：

5、小樁:樁徑d25cm 中等直徑樁：樁徑25cmd80cm 大直徑樁：樁徑d80cml 因樁徑大且樁端還可以擴(kuò)大，單樁承載力較高l 除大直徑管樁外，多為鉆、沖、挖孔灌注樁l 可實(shí)現(xiàn)柱下單樁的結(jié)構(gòu)型式（5） 按施工方法分類(lèi)： 沉樁：l 錘擊沉樁法:適用：松散、中密砂土、粘性土樁錘：墜錘、單動(dòng)氣錘、雙動(dòng)氣錘、柴油機(jī)錘、液壓錘（根據(jù)具體土質(zhì)選用）l 振動(dòng)沉樁法：適用：砂土、硬塑及軟塑的粘性土、中密及較松的碎石土l 射水沉樁法：適用：密實(shí)砂土、碎石土的土層，用捶擊法或振動(dòng)法沉樁有困難時(shí)采用射水法配合進(jìn)行l(wèi) 靜力壓樁法：適用：標(biāo)準(zhǔn)貫入度N20的軟粘土設(shè)備：特制的液壓機(jī)、機(jī)力千斤頂、卷?yè)P(yáng)機(jī)l 鉆孔埋置樁：適

6、用：粘性土、砂土、碎石土中埋置大量的大直徑圓樁工藝：鉆孔后，將預(yù)制的鋼筋砼圓形有底空心樁埋入，并在樁周壓注水泥砂漿固結(jié)而成 鉆孔灌注樁：l 適用：粘性土、砂土、礫卵石、碎石、巖石等各種土層 挖孔灌注樁：l 適用：無(wú)地下水或少量地下水，且較密實(shí)的土層或風(fēng)化巖層l 注意：如空氣污染物超標(biāo)，必須采用通風(fēng)措施4. 樁基礎(chǔ)的受力計(jì)算（1） 樁基計(jì)算的規(guī)定：l 承臺(tái)底面以上的豎直荷載假定全部由樁基承受l 橋臺(tái)土壓力可按填土前的原地面起算。當(dāng)樁基上部位于內(nèi)摩擦角20°的軟土中時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算該層土施加于樁基的水平力所產(chǎn)生的撓曲l 一般情況下，樁基不需進(jìn)行抗傾覆和抗滑動(dòng)的驗(yàn)算；特殊情況下，驗(yàn)算樁基向前移動(dòng)

7、或被剪斷的可能性l 軟土層較厚，持力層較好的地基中，樁基計(jì)算應(yīng)考慮路基填土荷載或地下水位下降引起的負(fù)摩阻力的影響（2） 鉆（挖）孔灌注摩擦樁單樁軸向受壓容許承載力P的計(jì)算：l 公式：P=1/2（Ulp+AR）l P單樁軸向受壓容許承載力（kn）l U樁的周長(zhǎng)（m），按成孔直徑算，無(wú)資料時(shí)，成孔直徑的計(jì)算規(guī)定：旋轉(zhuǎn)鉆按鉆頭直徑增大3-5cm；沖擊鉆按鉆頭直徑增大5-10cm；沖抓鉆按鉆頭直徑增大10-20cml l樁在局部沖刷線以下的有效長(zhǎng)度（m）l A樁的橫截面面積，用設(shè)計(jì)直徑（鉆頭直徑）計(jì)算；當(dāng)采用換漿法施工，則按成孔直徑計(jì)算l p樁壁平均極限摩阻力（kPa） n土層層數(shù) li承臺(tái)底面或局部

8、沖刷線以下各土層的厚度（m）i與li對(duì)應(yīng)的各土層與樁壁的極限摩阻力（kPa）l R樁尖處土的極限承載力（kPa） R =2m00+k22(h-3) 0樁尖處土的容許承載力（kPa） h樁尖的埋置深度（m），對(duì)于有沖刷的基礎(chǔ)，埋置深度一般由沖刷線起算；對(duì)于無(wú)沖刷的樁基，埋深由天然地面線或?qū)嶋H開(kāi)挖后的地面線起算，h的計(jì)算值40m，大于40m的按40m計(jì)算或按試驗(yàn)確定其承載力 k2地面土容許承載力隨深度的修正系數(shù)2樁尖以上土的重度（kN/m³）修正系數(shù)m0清底系數(shù)（3） 支承在基巖上或嵌入基巖內(nèi)的鉆（挖）孔樁、沉樁和管柱的單樁軸向受壓容許承載力P的計(jì)算：l P=（c1A+c2Uh）Ral

9、P單樁軸向受壓容許承載力（kN）l Ra天然濕度的巖石單軸極限抗壓強(qiáng)度（kPa），試件直徑7-10cm，試件高度=試件直徑l h樁嵌入基巖深度（m），不包括風(fēng)化層l U樁嵌入基巖部分的橫截面周長(zhǎng)（m），對(duì)鉆孔樁和管柱按設(shè)計(jì)直徑計(jì)算l A樁底橫截面面積（），對(duì)鉆孔樁和管柱按設(shè)計(jì)直徑計(jì)算l c1，c2根據(jù)清孔情況、巖石破碎程度等因素而定的系數(shù)三、 管柱1. 概念：l 由管柱群和鋼筋砼承臺(tái)組成的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)l 也有由單根大型管柱構(gòu)成基礎(chǔ)的2. 力學(xué)特點(diǎn)：l 管柱是一種深基礎(chǔ)，埋入土層一定深度l 柱底盡可能落在堅(jiān)實(shí)土層或錨固于巖層中l(wèi) 作用在承臺(tái)上的全部荷載，通過(guò)管柱傳遞到深層的密實(shí)土或巖層上l 設(shè)計(jì)計(jì)算

10、同樁基礎(chǔ)3. 適用：l 橋址處地質(zhì)水文條件十分復(fù)雜（如大型的深水或海中基礎(chǔ)），特別是深水巖面不平、流速大或潮汐影響等自然條件下，不宜修建其他類(lèi)型基礎(chǔ)l 巖層、緊密粘土等各類(lèi)緊密土質(zhì)的基底，并能穿過(guò)溶洞、孤石支承在緊密的土層或新鮮巖面上4. 不適用：l 因施工方法和工藝復(fù)雜，需要機(jī)械設(shè)備較多，一般較少采用l 由嚴(yán)重地質(zhì)缺陷的地區(qū)（如斷層擠壓破碎帶或嚴(yán)重的松散區(qū)域5. 分類(lèi)：（1） 按材料分類(lèi)：l 鋼筋砼管柱、預(yù)應(yīng)力砼管柱、鋼管柱（2） 按地基土的支承情況分：l 支承式管柱基礎(chǔ)：管柱穿過(guò)土層落于基巖上或嵌入基巖中，柱的支承力主要來(lái)自于樁端巖層的阻力l 摩擦式或支承及摩擦式管柱基礎(chǔ)：管柱下端未達(dá)基巖

11、，柱的支承力同時(shí)來(lái)自于柱側(cè)土的摩阻力和柱端土的阻力四、 沉井1. 概念：l 一種斷面和剛度均比樁要大得多的井筒狀結(jié)構(gòu)l 依靠井內(nèi)挖土，借助井體自重及其他輔助措施而逐步下沉至預(yù)定設(shè)計(jì)標(biāo)高l 最終形成的一種結(jié)構(gòu)深基礎(chǔ)形式2. 受力特點(diǎn)：l 橋梁墩臺(tái)常用的一種深基礎(chǔ)型式l 有較大的承載面積，可以穿過(guò)不同深度覆蓋層l 將基底置于承載力較大的土層或巖面上，能承受較大的上部荷載l 沉井基礎(chǔ)剛度大，有較大的橫向抗力，抗振性能可靠3. 適用：l 橋梁結(jié)構(gòu)上部荷載較大，表層地基土容許承載力不足，但一定深度下有好的持力層l 擴(kuò)大基礎(chǔ)開(kāi)挖工作量大，施工圍堰支撐困難l 采用樁基礎(chǔ)受水文地質(zhì)條件限制l 采用沉井基礎(chǔ)與其

12、他深基礎(chǔ)相比，經(jīng)濟(jì)上較為合理l 豎向和橫向承載力大的深基礎(chǔ)4. 優(yōu)點(diǎn)：l 施工時(shí)占地面積小l 坑壁不需設(shè)置臨時(shí)支撐和防水圍堰或板樁圍護(hù)l 與大開(kāi)挖相比，挖土量少，對(duì)鄰近建筑物影響小，操作簡(jiǎn)便，無(wú)需特殊專(zhuān)業(yè)設(shè)備5. 分類(lèi)：l 按制造情況分：就地澆筑下沉沉井、浮式沉井l 按橫斷面形狀分：圓形、矩形、橢圓形、圓端形、多邊形、多孔十字形l 按豎向剖面分：柱形、錐形、階梯形l 按材料分：砼、鋼筋砼、鋼、磚、石、木五、 地下連續(xù)墻1. 概念：l 采用膨潤(rùn)土泥漿護(hù)壁l 用專(zhuān)用設(shè)備開(kāi)挖出一條具有一定寬度和深度的溝槽l 在槽內(nèi)設(shè)置鋼筋籠l 采用導(dǎo)管法在泥漿中澆筑砼，筑成一單元墻段l 依次順序施工，以某種接頭方法連接成的一道連續(xù)的地下鋼筋砼墻2. 受力特點(diǎn)：l 地下連續(xù)墻墻體剛度大，主要承受豎向和側(cè)向荷載l 通常既要作為永久性結(jié)構(gòu)的一部分，又要作為地下工程施工過(guò)程中的防護(hù)結(jié)構(gòu)l 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)計(jì)算在施工期間及使用各個(gè)階段，各種支承條件下的墻體內(nèi)力l 作用在墻體上的荷載，除自重外，主要有水壓力、土壓力、