岩石地基矩形截面双向偏心受压及圆形截面偏心受压的应力
公路桥涵地基与基础设计规范(JTG 3363—2019)
公路桥涵地基与基础设计规范Specifications for Design of Foundation of Highway Bridges and Culverts2019-12-17发布2020-04-01实施目次1总则 (1)2术语和符号 (2)2.1术语 (2)2.2主要符号 (3)3基本规定 (9)4地基岩土的分类、工程特性与地基承载力 (11)4.1地基岩土分类 (11)4.2工程特性 (15)4.3地基承载力 (15)5浅基础 (20)5.1埋置深度 (20)5.2地基承载力及基底偏心距验算 (22)5.3沉降验算 (25)5.4稳定性验算 (28)6桩基础 (31)6.1一般规定 (31)6.2构造 (32)6.3计算 (36)7沉井基础 (46)7.1一般规定 (46)7.2构造 (46)7.3计算 (48)8地下连续墙 (51)8.1一般规定 (51)8.2支护结构 (51)8.3基础 (55)9特殊地基和基础 (58)9.1软弱地基 (58)9.2湿陷性黄土地基 (62)9.3陡坡地基与基础 (65)9.4岩溶地基与基础 (67)9.5挤扩支盘桩基础 (68)附录A桥涵地基岩土的分级 (71)附录B浅层平板载荷试验要点 (73)附录C深层平板载荷试验要点 (74)附录D岩基载荷试验要点 (75)附录E冻土标准冻深线及冻土特性分类 (76)附录F台背路基填土对桥台基底或桩端平面处的附加竖向压应力的计算 (78)附录G岩石地基矩形截面双向偏心受压及圆形截面偏心受压的应力重分布计算 (80)附录H冻土地基抗冻拔稳定性验算 (82)附录J桥涵基底附加压应力系数α、平均附加压应力系数α (85)附录K桩基后压浆技术参数 (88)附录L按m法计算弹性桩水平位移及作用效应 (89)附录M刚性桩位移及作用效应计算方法 (104)附录N群桩作为整体基础的计算 (107)附录P沉井下沉过程中井壁的计算 (109)附录Q沉井下沉过程中刃脚的计算 (113)附录R按支护结构与土体相互作用原理的水平土压力计算 (118)附录S直线形地下连续墙支护结构计算 (119)附录T圆形地下连续墙支护结构计算 (120)本规范用词用语说明 (123)1总则1.0.1为规范公路桥涵地基与基础设计，保障工程质量，制定本规范。
岩石单向受拉,单向受压,纯剪,双向受压的莫尔应力圆
岩石单向受拉,单向受压,纯剪,双向受压的莫尔应力圆莫尔应力圆是描述岩石的力学性质的一种常用方法。
它可以通过应变量的测量结果，得出岩石所受的应力状态。
岩石在不同的应力状态下，会产生不同的岩石变形。
莫尔应力圆的概念是根据岩石的内应力，通过三轴试验来理解岩石的力学行为，并将其可视化为一个圆形图。
岩石单向受拉是指岩石只在一个方向上受到拉力作用。
首先，让我们看一个简单的情况，当岩石在一个方向上被拉伸时，岩石会发生变形。
这种变形表现为岩石的长度在被拉伸方向上增加，岩石的横向尺寸在压缩方向上减小。
根据背景知识，我们可以知道，岩石的弹性模量会影响岩石的变形情况。
在岩石单向受拉的情况下，莫尔应力圆可视化为一个椭圆。
岩石单向受压是指岩石在一个方向上受到压缩力的作用。
在这种情况下，岩石的体积会缩小，长度和横向尺寸均会减小。
类似于岩石单向受拉的情况，岩石单向受压的莫尔应力圆也可视化为一个椭圆。
纯剪是指岩石在两个方向上受到相等大小的相反方向的剪切力作用。
在这种情况下，岩石会沿一个平面发生剪切变形，其它方向上不发生任何变形。
纯剪情况下的莫尔应力圆可视化为一个圆。
双向受压是指岩石在两个相对方向上均受到压缩力的作用。
在这种情况下，岩石的体积会进一步缩小，长度和横向尺寸均会减小。
双向受压情况下的莫尔应力圆可视化为一个更加扁平的椭圆。
根据莫尔应力圆的定义，我们可以通过测量应变，来确定岩石所受的应力状态。
在实际应用中，常常通过三轴试验来测量和分析岩石的应力应变关系，从而绘制出莫尔应力圆。
三轴试验一般由四个步骤组成：首先是给定一定大小的轴向压力，然后施加水平方向的轴向应力，接着测量水平和垂直方向上的应变，最后根据应变结果绘制莫尔应力圆。
通过测量和分析莫尔应力圆，我们可以了解岩石在不同的应力状态下的变形规律，并应用于岩石力学的研究和岩土工程设计中。
例如，在地质工程中，了解莫尔应力圆可以帮助预测岩石的破裂和变形情况，从而指导隧道开挖、坝体工程等项目的设计和施工。
偏心受压构件正截面承载力计算—偏心受压构件正截面受力特点和破坏类型
2.大偏心受压破坏（受拉破坏）
破坏特征： 加载后首先在受拉区出现横向裂
缝，裂缝不断发展，裂缝处的拉力转 由钢筋承担，受拉钢筋首先达到屈服， 并形成一条明显的主裂缝，主裂缝延 伸，受压区高度减小，最后受压区出 现纵向裂缝，混凝土被压碎导致构件 破坏。
类似于：正截面破坏中的适筋梁 属 于：延性破坏
● CB段（N≤Nb）为受拉破坏 ● AB段（N >Nb）为受压破坏
B(Nb，Mb) C(0，M0) Mu
大偏心受压破坏
偏心受压构件的破坏形态
根据偏心距e0和纵向钢筋配筋率的不同，将偏心受压分为两类：
受拉破坏——大偏心受压 Large Eccentricity 受压破坏——小偏心受压 Small Eccentricity
● 如（N，M）在曲线外侧，则
表明正截面承载力不足
Nu A(N0，0)
B(Nb，Mb) C(0，M0) Mu
偏心受压构件的M-N相关曲线
（2）当M=0时，轴向承载
力最大，即为轴心受压承
载力N0(A点)
当N=0时，为受纯弯承载 力M0（C点）
Nu N0 A(N0，0)
（3）截面受弯承载力在B点达 (Nb，Mb)到最大，该点近似 为界限破坏。
⑴取受压边缘混凝土压应变等于cu；
⑵取受拉侧边缘应变为某个值； ⑶根据截面应变分布，以及混凝土和
cu
钢筋的应力-应变关系，确定混凝土 的应力分布以及受拉钢筋和受压钢筋的应力； ⑷由平衡条件计算截面的压力Nu和弯矩Mu； ⑸调整受拉侧边缘应变，重复⑶和⑷
Nu /N0 1.0
Nu /N0 1.0
C=50
小偏心受压破坏
小偏心受压破坏
受压破坏
3、钢筋混凝土受压构件的强度计算
3、钢筋混凝土受压构件的强度计算第三章钢筋混凝土受压构件的强度计算桥梁结构中的桥墩、桩、主拱圈、斜拉桥的索塔，以及单层厂房柱、拱、屋架上弦杆，多层和高层建筑中的框架柱、剪力墙、筒体，烟囱的筒壁等均属于受压构件。
受压构件按受力情况分为轴心受压构件和偏心受压构件两类。
第一节配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件当构件受到位于截面形心的轴向压力时，为轴心受压构件。
钢筋混凝土轴心受压构件按箍筋的作用及配置方式可分为普通箍筋柱和螺旋箍筋柱两种，本节介绍配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件。
3.1.1 一般构造要求1、混凝土标号轴心受压构件的正截面承载力，主要由混凝土提供，一般多采用C20～C30混凝土，或者采用更高标号的混凝土。
2、截面尺寸轴心受压构件截面尺寸不宜过小，因长细比越大，承载力越小，不能充分利用材料强度。
矩形截面的最小尺寸不宜小于250mm。
3、纵向钢筋纵向受力钢筋一般选R235、HRB335级钢筋，有特殊要求时，可用HRB400级钢筋。
钢筋的直径不应小于12mm，净距不应小于5Omm 且不应大于35Omm。
在构件截面上，纵向受力钢筋至少应有4根并且在截面每一角隅处必须布置一根。
柱内设置纵向钢筋的目的是：a、提高柱的承载力，以减小构件的截面尺寸；b、防止因偶然偏心产生的破坏；c、改善构件破坏时的延性；d、减小混凝土的徐变。
为此，《公桥规》规定：构件全部纵向钢筋的配筋百分率不应小于0.5%（当混凝土强度等级在C50及以上时，不应小于0.6%）；同时，一侧钢筋的配筋百分率不应小于0.2%。
轴心受压构件在加载后荷载维持不变的条件下，由于混凝土徐变，随着荷载作用时间的增加，混凝土的压应力逐渐变小，钢筋的压力逐渐变大，初期变化比较快，经过一定时间后趋于稳定。
在荷载突然卸载时，构件回弹，由于混凝土徐变变形的大部分不可恢复，故当荷载为零时，会使柱中钢筋受压而混凝土受拉,若柱的配筋率过大，还可能将混凝土拉裂；若柱中纵筋和混凝土之间有很强的粘应力时，则可能同时产生纵向裂缝。
完整版矩形截面偏心受压构件正截面的承载力计算
矩形截面偏心受压构件正截面的承载力计算-、矩形截面大偏心受压构件正截面的受压承载力计算公式（一）大偏心受压构件正截面受压承载力计算（1）计算公式由力的平衡条件及各力对受拉钢筋合力点取矩的力矩平衡条件, 计算公式：N 1 f c bx f y A s f y A s式中：N —轴向力设计值；a —混凝土强度调整系数；e —轴向力作用点至受拉钢筋A S合力点之间的距离；he e a （7-25）2e i e°e aT—考虑二阶弯矩影响的轴向力偏心距增大系数，按式（7-22）计算；e i —初始偏心距；e o —轴向力对截面重心的偏心距，e o = M/N ；e a —附加偏心距，其值取偏心方向截面尺寸的1/30和20 mm中的较大者;x —受压区计算高度。
（2）适用条件1）为了保证构件破坏时受拉区钢筋应力先达到屈服强度，要求x X b式中X b—界限破坏时，受压区计算高度，X b b h o ,心的计算见与受弯构件相同。
Ne 1 fcbx h02 f y A s h o a (7-24)可以得到下面两个基本（7-23）(7-26)(7-27)團社埜大催&量B■坏的■茴ttK屬腦2）为了保证构件破坏时，受压钢筋应力能达到屈服强度，和双筋受弯构件相同，要求满足：x 2a式中a'—纵向受压钢筋合力点至受压区边缘的距离。
（二）小偏心受压构件正截面受压承载力计算（1）计算公式根据力的平衡条件及力矩平衡条件可得式中x —受压区计算高度，当x> h,在计算时，取x= h;os —钢筋As的应力值，可根据截面应变保持平面的假定计算，亦可近似取:(7-28)N i f c bx f y A s s A sxNe 1 f c bx h02f y A s h o a sNe' i f c bx | ass A s h0 a s(7-29)(7-30)(7-小備心5E压计算图解（■M虚拉不思■加儿豎氐F腑IMG儿曼压屈要求满足:x b —界限破坏时受压区计算高度，X bb ho ;X b /h o ；e 、e '‘一分别为轴向力作用点至受拉钢筋A 合力点和受压钢筋 A’合力点之间的距离（2）对于小偏心受压构件当 N f c bh 时，除按上述式（7-30）和式（7-31）或式（7-32）计算外，还应满足下列条件：式中h o —钢筋A s 合力点至离纵向较远一侧边缘的距离，即 h o h a s 。
铁路桥涵地基和基础设计规范学习笔记
关于泥岩、砂岩、片岩等软质岩桩周极限摩阻力的取值问题，可参 考规范柱桩容许承载力公式（6.2.2-4）第二项进行反算，如下：
fi 2R C2
为安全计， R 6 0
C2=0.03
如泥岩夹砂岩
0 =400kPa R 6 0 =2400 kPa
fi 2R C2 =144 kPa
该值与 0 =400kPa的角砾土（中密）的高值相当。
3、冲切破坏
当地基为松软土时，随着荷载的增加，基础下面的土 逐步被压密，基础也随之切入土中，称为冲切破坏。软土地 基极易出现，民用建筑出现过2楼变1楼的情况。
（二）、天然地基的承载力 根据完全剪切破坏的形态，设基础宽度b，埋深H，假定地基为刚
塑体，以基底水平面作为半无限体的界面，破坏的形态作如下简化。
2、局部剪切破坏
同上，当基底压力继续增加达到Pk时，地基破坏剪切面延伸到一 定位置，而没有与地面连通。地基两侧土没有挤出现象，地表仅有微 量上升。当基底压力继续增加超过Pk时，剪切面仍然不会延伸到地面， 其结果是弹塑性变性不断向周围及深层发展。这样的破坏称为局部剪 切破坏。
基础埋深较大时，无论是砂性土或粘性土地基，最常见的破 坏形态是局部剪切破坏。当发生局部剪切破坏时，地基的变形是很 大的，而且随着基础埋深的增加，相对沉降量也相应提高。
取值。 4、挖井基础的沉降检算，应按本规范第3.2节和第5.2节的规定办理。 5、挖井基础的基底偏心距检算，可不计井壁的摩阻力。
三、双向受力作用下（即：有纵、横向弯矩 时）矩形、圆形、圆端形基础最大应力计算
1、矩形截面
最大、最小应力在矩形的角点上，如B点。
偏心计算，合成偏心
e e2x e2y
a
容许承载力增加20%，直到地基承载力 0 的2倍为止。
圆形截面偏心受压构件承载能力及裂缝验算(普通钢筋砼)
计算结果部分2.4640738410.4635307782546.2(2)3827.76kN 或 kN·m 6698.58kN 或 kN·m 6698.58kN 976.29kN·m 0.65m0.01109530MPa 0.146m1.0142钢筋应力-106.2Mpa 钢筋应力≤24MPa，不必验算裂缝200000Mpa 50mm 1.01.28625mm 钢筋弹性模量 E s =混凝土保护层厚度 C=钢筋表面形状系数 C 1=作用长期效应影响系数 =纵向钢筋直径 d=作用短期效应组合内力值 M s =构件截面半径 r=纵向受拉钢筋配筋率 ρ=As/πr 2=混凝土立方体抗压强度标准值 f cu,k =偏心距 e 0=Ms/Ns=使用阶段轴向力偏心距增大系数裂缝宽度计算 (JTG D62-2004 第6.4.5条)作用长期效应组合内力值 N l =作用短期效应组合内力值 N s =作用短期效应组合内力值 N s =210.5lsN C N =+=+=2000)(/400011hl h e s η=∙⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-320,265.10.180.2πr 42.59ρησr e f N s k cu S SS最大裂缝宽度-0.019mm < 0.2 mm,满足Ⅱ类0.20mm最大裂缝宽度限值 ：钢筋混凝土构件所在的环境类别 ：=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=C dE C C w S SS k f 52.1004.003.021ρσ钢筋应力≤24MPa，不必验算裂缝宽度根据“C.0.2-1 的e0=ηe0”用excel菜单"工具->单变量求解" 可快速解得ξ< 0.2 mm,满足规范要求。
双向偏心竖向力作用下矩形基础底面最大压力的计算
条 件亦 可写 成 ：
詈＋ 吉 孚≤
也 就是 说 ，竖 向力 Ｆ的作用 点 ，必 须位 于基
础底 面核心 区 内 。 ， 但 实际上 ，有 时作 用在 基础 上 的竖 向力 Ｆ较 小 ，而偏 心距 ｅ ｅ 较 大 ，要 想 满 足 Ｐ ≥０的 。 条件 ，势 必要 选用 较大 的基础 底 面 ，以保 证竖 向
力 Ｓ应等 于作用 于 基 础 顶 面 的 竖 向力 Ｆ ，合 力 Ｓ 的作 用点 与竖 向力 Ｆ的作 用 点重 合 。亦 即 ｓ与 Ｆ 大小 相等 、方 向相 反且共 线 。
上述 三项规 则 也是 推导 竖 向力作 用点位 于基
首先 来讨 论基 础底 面有效 区域 的形 状 为 四边 形 时 的情 形 。Ｐａ ｍ 计算 图见 图 ４ ｘ 。
ｙ
Ｎ［ ， ２ （ｂｉ ） ３ ／
ＱｘＹ ｌ ｌ ， Ｉ
础底 面 核 心 区 以外 时 ，矩 形 基 础基 底 最 大 压 力 ｐ 计算 公式 时必 须遵 守 的基 本规则 。 一
计规范》Ｇ ００ ２０ Ｂ ５０ ７— ０ ２中 ，却未给 出此类基 础底 面最大 压力 ｐ 的计 算 公 式 Ｆ的作用 点 位于基 础底 面核 心 区之 内。但 此 时 计 算 出来 的基 底 平 均压 力 ｐ 。 最 大 压 力 ｐ 可 及
面上 的竖 向力 Ｆ全 部 经 由压力 区 即有 效 区域传 至
地基 。
Ｍ
图 ３ 五 边 形 基 底 压 力 区 图
（ ） 在基 础 底 面 的 压 力 区 ，基 底 压 力 的 合 ３
由于这 两种情 况 的基 底 最 大 压力 Ｐ 的计 算
公式 完全 不相 同 ，所 以必须 分别 进 行讨 论 。 ３ ２ 基底 压 力区形 状为 四边形 ．
《岩石力学》习题库及答案02解读
练习题1.1岩石与岩体的关系是（ B ）。
（A）岩石就是岩体（B）岩体是由岩石和结构面组成的（C）岩体代表的范围大于岩石（D）岩石是岩体的主要组成部分1.2大部分岩体属于（ D ）。
（A）均质连续材料（B）非均质材料（C）非连续材料（D）非均质、非连接、各向异性材料2.1岩石的弹性模量一般指（ B ）。
（A）弹性变形曲线的斜率（B）割线模量（C）切线模量（D）割线模量、切线模量及平均模量中的任一种2.2岩石的割线模量和切线模量计算时的应力水平为（ D ）。
（A） B、（C）（D）2.3由于岩石的抗压强度远大于它的抗拉强度，所以岩石属于（ B ）。
（A）脆性材料（B）延性材料（C）坚硬材料（D）脆性材料，但围压较大时，会呈现延性特征2.4剪胀（或扩容）表示（ D ）。
（A）岩石体积不断减少的现象（B）裂隙逐渐闭合的一种现象（C）裂隙逐渐涨开的一种现象（D）岩石的体积随压应力的增大逐渐增大的现象2.5剪胀（或扩容）发生的原因是由于（ D ）。
（A）岩石内部裂隙闭合引起的（B）压应力过大引起的（C）岩石的强度大小引起的（D）岩石内部裂隙逐渐张开的贯通引起的2.6岩石的抗压强度随着围岩的增大（A ）。
（A）而增大（B）而减小（C）保持不变（D）会发生突变2.7劈裂试验得出的岩石强度表示岩石的（ B ）。
（A）抗压强度（B）抗拉强度（C）单轴抗拉强度（D）剪切强度9、格里菲斯强度准则不能作为岩石的宏观破坏准则的原因是（ D ）。
（A）它不是针对岩石材料的破坏准则（B）它认为材料的破坏是由于拉应力所致（C）它没有考虑岩石的非均质特征（D）它没有考虑岩石中的大量身长裂隙及其相互作用10、岩石的吸水率是指（ B ）。
（A）岩石试件吸入水的重量和岩石天然重量之比（B）岩石试件吸入水的重量和岩石干重量之比（C）岩石试件吸入水的重量和岩石饱和重量之比（D）岩石试件天然重量和岩石饱和重量之比11、已知某岩石饱水状态与干燥状态的抗压强度之比为0.72，则该岩石（ A ）。
圆形截面偏心受压构件
x'0 x0= 2ξr
εcu= 0 .0 0 3 3
f
' sd
ε'y= f 'sd /E s
ε xi
θ sθ
xi
ε y= -f sd/E s
D =2r
-f sd
应变
钢筋应力
xc x=β x0 zc
f cd
Dc
实际中性轴 截面形心轴
Ds
混凝土应力
3）截面应变图上，边缘极限压应变εcu=0.0033；实际中性轴与形 心轴y—y距离为x’0，受压区实际高度为x0(=ξD=2ξr)；
f
sd
Es
时
，
＝
si
si E s
si
f sd Es
=
时
y
，
＝
si
-
f sd
n
0N dN uD cD sfcdA c A si si
（7—55）
i 1
n 0 N d η e 0 M u M c M s fc d A cZ cσ s iA s iZ s i （7—56）
xi x0 x0
xi (rx0) x0
→ xi xi (xr0x0)cu
x'0 x0=2 ξr xi
εcu=0.0033
εxi y轴
代入 x0 2 r
应变
→ xi xi (2rr2r)cu （1）
在钢环受压屈服开始点 xi xsc，钢筋达到屈服应变，压应变
（1）混凝土弓形受压区Ac圆心角之半θc推导：从应变图
γ0N d
x轴 混凝土受压区
εcu = 0 .0 0 3 3
公路桥涵地基与基础设计规范JTG 3363 2019
修订过程中，规范修订组开展了多项专题研究和调研工作，吸取了国内有关科研院所、
高校、设计、检测等单位的研究成果和实际工程经验，参考借鉴了国内外相关标准规范；以
发函和征求意见会等多种方式广泛征求了有关单位和专家的意见，经反复讨论、修改，最终
定稿。
修订后的规范共分 9 章 18 个附录。主要章节包括：1 总则；2 术语和符号；3 基本规定；
请各有关单位在执行过程中，将发现的问题和意见，函告本规范日常管理组，联系人：
刘晓娣（地址：北京市德胜门外大街 85 号 中交公路规划设计院有限公司，邮编：100088，
传真：010-82017041，邮箱：sssohpdi@），以便修订时研用。
主 编 单 位： 中交公路规划设计院有限公司
4 地基岩土的分类、工程特性与地基承载力；5 浅基础；6 桩基础；7 沉井基础；8 地下连
续墙；9 特殊地基和基础。
本次修订的主要内容包括：增加了钢管混凝土组合桩计算规定；修订了嵌岩桩嵌岩深度
计算公式；修订了软弱地基处理有关技术规定；增加了湿陷性黄土地基桩基设计要求；新增
了陡坡地基与基础、岩溶地基与基础设计要求；增加了挤扩支盘桩相关设计内容。
谢永利 梁智涛 梁立农 徐宏光 詹建辉 马健中 朱俊高
目次
1 总则................................................................................................................................................ 1 2 术语和符号....................................................................................................................................2
JTG 3363-2019 公路桥涵地基与基础设计规范正式版
9.1 软弱地基............................................................................................................................... 58 9.2 湿陷性黄土地基.................................................................................................................. 62 9.3 陡坡地基与基础.................................................................................................................. 65 9.4 岩溶地基与基础................................................................................................................... 67 9.5 挤扩支盘桩基础.................................................................................................................. 68 附录 A 桥涵地基岩土的分级........................................................................................................ 71 附录 B 浅层平板载荷试验要点.................................................................................................... 73 附录 C 深层平板载荷试验要点....................................................................................................74 附录 D 岩基载荷试验要点............................................................................................................ 75 附录 E 冻土标准冻深线及冻土特性分类.................................................................................... 76 附录 F 台背路基填土对桥台基底或桩端平面处的附加竖向压应力的计算............................ 78 附录 G 岩石地基矩形截面双向偏心受压及圆形截面偏心受压的应力重分布计算............... 80 附录 H 冻土地基抗冻拔稳定性验算............................................................................................82
公路桥涵地基与基础设计规范
公路桥涵地基与基础设计规范：《公路桥涵地基与基础设计规范》是2007年人民交通出版社出版的图书，作者是中交公路规划设计院有限公司。
2019年12月24日，中华人民共和国交通运输部第91号，发布关于发布《公路桥涵地基与基础设计规范》的公告，现发布《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG 3363—2019)，作为公路工程行业标准，自2020年4月1日起施行，原《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63—2007)同时废止。
基本信息：作者：中交公路规划设计院有限公司主编出版社：人民交通出版社出版时间：2007-11-1版次：1页数：181字数：264000印刷时间：2010-9-1开本：大16开纸张：胶版纸印次：5I S B N：9787114068928包装：平装内容介绍：本规范适用于公路桥涵地基基础的设计。
其他道路桥涵的地基基础设计也可参照使用。
目录：1总则2术语、符号1总则2术语、符号2.1术语2.2主要符号3地基岩土分类、工程特性与地基承载力3.1地基岩土分类3.2工程特性指标3.3地基承载力4基础计算与地基处理4.1基础埋置深度4.2地基与基础计算4.3基础沉降计算4.4基础稳定性计算4.5软土或软弱地基处理4.6湿陷性黄土地基处理5桩基础5.1一般规定5.2构造5.3计算6沉井基础6.1一般规定6.2构造6.3计算7地下连续墙7.1一般规定7.2支护结构设计7.3基础设计附录A桥涵地基岩土的分级附录B岩石饱和单轴抗压强度试验要点附录C动力触探锤击数修正附录D浅层平板载荷试验要点附录E深层平板载荷试验要点附录F岩基载荷试验要点附录G抗剪强度指标Ck、φk标准值附录H中国季节性冻土标准冻深线图及其冻胀性分类附录J台背路基填土对桥台基底或桩端平面处的附加竖向压应力的计算附录K岩石地基矩形截面双向偏心受压及圆形截面偏心受压的应力重分布计算附录L冻土地基抗冻拔稳定性验算附录M桥涵基底附加压应力系数c、平均附加压应力系数仅附录N后压浆关键技术参数附录P按m法计算弹性桩水平位移及作用效应附录Q刚性桩位移及作用效应计算方法附录R群桩作为整体基础的计算附录S直线形地下连续墙支护结构计算附录T圆形地下连续墙支护结构计算本规范用词说明附件《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)条文说明1总则2术语、符号3地基岩土分类、工程特性与地基承载力3.1地基岩土分类3.2工程特性指标3.3地基承载力4基础计算与地基处理4.1基础埋置深度4.2地基与基础计算4.3基础沉降计算4.4基础稳定性计算4.5软土或软弱地基处理4.6湿陷性黄土地基处理5桩基础5.1一般规定5.2构造5.3计算6沉井基础6.1一般规定6.2构造6.3计算7地下连续墙7.1一般规定7.2支护结构设计7.3基础设计附录H中国季节性冻土标准冻深线图及其冻胀性分类附录L冻土地基抗冻拔稳定性验算附录P按m法计算弹性桩水平位移及作用效应附录S直线形地下连续墙支护结构计算附录T圆形地下连续墙支护结构计算。
双向偏心受压矩形基础基底压力的计算
双向偏心受压矩形基础基底压力的计算摘要:受双向偏心荷载作用基础,当基础底面出现零应力区时,传统的设计方法难以计算其基底压力,本文给出了矩形基础底面出现零应力区时,基底压力的计算公式,编制了计算表格并应用于工程实际。
分析表明,采用新的允出现零应力区的设计方法,双向偏心受压基础的安全性和经济性均有较大提高。
关键词:矩形基础双向偏心竖向力基底压力1 引言在石油工程设计中,设备基础受力情况复杂,多为双向偏心受压(见图1),且常出现偏心距较大的情况。
设计时,按双向偏心荷载作用计算更为合理。
在现行的《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002[1]中,并未给出双向偏心荷载作用下的基底压力值计算公式。
传统计算方法按不允许基底出现零应力区设计。
这种方法过于保守,因此准确计算出基础在双向偏心荷载作用下的基底压力具有实际价值。
2 基底不出现零应力区时基底压力的计算2.1计算假定1基础底面压力为平面分布基础底面压力为平面分布2基础底面与地基之间只能传递压力不可能传递拉力。
这样一来,就以零压力线为界,将基础底面划分为两个区域,零压力线以外部分为零压力区,该区域基础底面压力为零;另一部分为基础底面的压力区。
基础顶面上的竖向力F全部经由压力区传至地基。
3基础为矩形刚性基础,在受力过程中没有变形,基础满足抗弯、抗剪、抗冲切要求。
基底出现零应力区时,矩形基础基底压力的计算同样应符合上述假定。
2.2计算模型Ⅰ通常的计算方法根据基础底面压力为平面分布的基本假定,认为基底不出现拉力,基础全截面受压,基底应力如图2所示,公式如下:通过公式(1)可以求出基底最大压应力P1,最小压应力P3。
2.3适用条件使用上式计算基底应力时,必须满足计算得出的最小压力Pmin≥0的条件,即基础底面不能出现拉力。
此时偏心距满足:。
实际工程中,当作用在基础上的竖向力F较小,弯矩M较大时,偏心距往往大于上述计算要求,要想满足Pmin≥0的条件,势必要选用较大的基础底面。
脆性材料矩形截面构件偏心受压问题分析
脆性材料矩形截面构件偏心受压问题分析脆性材料矩形截面构件在偏心受压时，容易发生失稳破坏，因此对其进行分析与设计时要格外谨慎。
本文就脆性材料矩形截面构件偏心受压问题进行分析，探讨其失稳破坏的原因及相应的防范措施。
首先需要了解的是：什么是偏心受压？在受压的时候，如果受力不在截面中心的轴线上，则称为偏心受压。
偏心受压下，材料截面产生弯矩，由于脆性材料的特性，一旦达到破坏强度，就容易发生失稳破坏。
脆性材料矩形截面构件的失稳破坏有以下几种情况：1. 屈曲失稳：在受力方向上，截面的压应力超过了材料的屈服强度，在边缘处形成压缩变形，最终产生轴向屈曲破坏。
2. 局部失稳：当受力位置靠近截面边缘时，易造成局部受压，导致薄弱部位形成压损或剪切破坏。
3. 剪切失稳：当截面剪力超过材料的剪切强度时，会发生剪切破坏。
4. 破坏混合型：在受力情况复杂的情况下，可能会同时存在不同的失稳形式。
针对不同的失稳破坏情况，需要采取不同的预防措施：1. 屈曲失稳：可以采用增加截面尺寸和保证弯曲轴线位于截面中心的方法来预防。
2. 局部失稳：可以在构件表面增加钢板或增加材料厚度的方式来增强薄弱部位的承载能力。
3. 剪切失稳：可以通过加强构件连接来增加构件的整体剪切强度。
4. 破坏混合型：需要综合考虑多种预防措施，以提高整个构件的复合强度。
在不同情况下，还需要根据构件的具体要求选择合适的材料和几何尺寸来设计。
此外，还可以通过考虑预制装配和施工质量控制等方式来对脆性材料矩形截面构件偏心受压问题进行有效的控制。
总之，针对脆性材料矩形截面构件偏心受压问题，需要进行合理的分析和设计，并采取相对应的防范措施。
只有综合考虑各种情况，才能保障构件的整体强度和稳定性。
脆性材料矩形截面构件偏心受压问题分析
脆性材料矩形截面构件偏心受压问题分析一、引言脆性材料指的是其受压时发生脆性破坏而不具有延性的材料，其受力性能表现为在不经过显著的变形，挠度较小时即发生破坏。
在工程建筑中，脆性材料矩形截面构件在受力作用下往往会出现偏心受压的情况，这就需要对该问题进行深入的分析和研究。
二、偏心受压的基本情况1. 构件偏心受压的基本情况构件偏心受压是指受力构件在承受对心轴力作用下，受力点发生偏心后所引起的受压破坏。
当构件受力超出其承载能力时，就会出现塑性铰形成或者脆性破坏，从而造成构件的垮塌。
偏心受压是工程结构中经常出现的一种受力形式，特别是在脆性材料矩形截面构件中更为突出。
2. 影响构件偏心受压的因素构件偏心受压受多种因素的影响，主要包括构件截面尺寸、材料抗压强度、偏心距离、材料的变形和破坏性质等。
这些因素相互作用，直接影响构件的受力性能和受力性态，因此需要对这些因素进行综合考虑和分析。
三、构件偏心受压的力学分析1. 构件偏心受压的力学模型脆性材料矩形截面构件偏心受压的力学分析首先需要建立合适的力学模型。
在受压作用下，构件会出现压杆稳定性和受压杆稳定性的问题，因此可以将构件看作是由压杆和受压杆组成的复合构件。
根据压杆和受压杆的截面形状和材料特性，可以建立相应的力学模型，从而进行受力性能和受力性态的分析。
2. 构件偏心受压的受力性能构件偏心受压的受力性能可以通过受力构件的受压承载力和受压杆的屈服承载力来进行分析。
受压承载力是指受力构件在受压作用下破坏的承载能力，它与构件的截面尺寸、材料的抗压强度和偏心距离等因素相关。
受压杆的屈服承载力是指受压杆在受力作用下首先发生屈服的承载能力，它与受压杆的截面尺寸、材料的弹性模量和屈服强度等因素相关。
四、构件偏心受压的破坏形式分析1. 构件偏心受压的破坏形式构件偏心受压时通常会出现两种破坏形式，一种是塑性铰形成，另一种是脆性破坏。
在塑性铰形成的情况下，受力构件会发生均匀的塑性变形，从而产生一定的延性。
第二章原岩应力及其分布
r12 r2
H
2
1
1
4
r12 r2
3 r14 r4
cos2
t
H
2
1 1
r12 r2
H
2
1
1
3
r14 r4
cos2
第二十一页，本课件共有63页
图 2-11 双向不等压应力场中的圆形孔
第二十二页，本课件共有63页
（二）讨论
若取极限情况λ=0，则有
r
H
2
(1
) r12
H
r2
2
(1
4
r12 r2
： 1、金尼克假说：岩块处于弹性状态
1
岩石的泊松比为0.2～0.3，
＝ 10.25～0.43。
2、静水应力状态假说：在埋藏较深条件下，垂直压应力
相当大，岩石呈现明显的塑性
＝1.0
1
z x y H
第四页，本课件共有63页
二.构造应力
构造应力是由于地壳构造运动在岩体中引起 的应力，岩体构造应力可以分为现代构造应力和 地质构造残余应力。前者是指正在经受地质构造 运动的作用，在地质构造发生过程中，岩体内产 生的应力。后者是指已经结束的地质构造运动残 留于岩体内部的应力。
分布图。矩形拐角处的圆弧半径为r0/2a=1/6。矩形巷 道周边切向应力部分计算结果见表2-4。
第三十八页，本课件共有63页
表2-4 矩形巷道周边切向应力部分计算结果表
a:b=5
a:b=3.2
a:b=1.8
a:b=1(正方形)
附图
λp0
P0
λp0
P0
λp0
P0
λp0
P0
00 1.192 -0.940 1.342 -0.98 1.200 -0.801 1.472 -0.808
§5 偏心受压圆形截面
§5 圆形截面偏心受压构件承载力计算在桥梁工程中，钢筋混凝土圆形受压柱应用很广，例如桥墩、钻孔灌注桩基础等桥梁下部结构。
除了前一章学过的轴心受压柱以外，大量使用的还是偏心受压柱，。
我们知道，轴心受压构件计算简单，而偏心受压构件计算则复杂得多。
由于圆形偏心受压构件得截面及布筋不同于矩形截面构件，因此和矩形截面的公式也就不同，需要另外建立公式，本节就讲基本公式怎么建立，以及公式怎么应用。
柱的类型轴心受压柱桥墩偏心受压柱钻孔灌注桩⎧⎪⎧⎨⎨⎪⎩⎩在讲公式之前，先讲一下柱的构造。
我们知道，在规范中，构造规定与计算公式同等重要，偏心受压时的构造规定大部分与轴心受压相同。
纵筋沿圆周均匀布置；纵筋直径不小于 12，纵筋要伸入基础和盖梁， 混凝土保护层C 不小于30～40㎜，此外还规定了最小配筋率、最大配筋率，对箍筋也作了规定。
对于钻孔灌注桩，由于它的直径大，又处于地下，所以它的主筋比一般的柱要粗，保护层也相应要大些，具体看教材、规范对应条款。
max min min max6125035030~40 mm 0.0045156,40010.84纵筋沿圆周均匀布置，不少于根纵筋，水平净距不小于，不大于纵筋要伸入基础和盖梁构造、，纵筋＝，＝％直径箍筋，封闭式；不小于（柱直径）灌注桩，保护层要大一些v mm mm C d mm S mm d D φρρρρ⎧⎪⎪⎪⎪≥⎪⎪⎪⎪≥⎨⎪⎪⎪≤⎧≥⎧⎪⎪⎪≤⎨⎨⎪⎪⎪⎪≤⎩⎩⎪⎪⎩一、 基本假定根据试验研究分析，规范引入以下假定作为计算基础： 1、 截面变形符合平面假定2、 受压区混凝土最大压应变εcu =0.00333、 混凝土压应力图采用等效矩形应力图，应力达到f cd ,等效区高度00()为实际受压区高度x x x β=，002值随而变，＝x x D rβξξ=（ξ实际受压区高度与截面直径的比值），即1,0.81 1.5, 1.0670.267当时当＜时ξβξβξ≤=≤=-4、忽略受拉区混凝土拉力，拉力全部由钢筋承担。
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n
e d
0.2310
0.2347
0.2380
0.2415
0.2452
0.2470
0.2490
0.2529
0.2565
0.2597
0.2620
0.2640
0.2678
0.2718
0.2741
0.2770
0.2789
0.2826
0.2868
0.2907
0.2940
3.208 3.271 3.321 3.382 3.465 3.497 3.540 3.610 3.692 3.768 3.803 3.859 3.949 4.046 4.161 4.193 4.245 4.356 4.471 4.593 4.715
81
；λ——按
ey/d
及
ex
/b
自图查取；N——截面轴向力；A——基底面积；
ex、ey——分别为 N 在 x 及 y 方向的偏心距；b、d——分别为截面在 x 及 y 方向的宽度和高度。
G.0.2 圆形截面偏心受压的应力重分布，当偏心率 n>0.125 时，可按下列公式计算：
pmax
N A
n
e d
（G.0.2-1） （G.0.2-2）
n
e
0.1787
0.1815
0.1848
0.1886
0.1890
0.1916
0.1951
0.1989
0.2020
0.2022
0.2055
0.2070
0.2122
0.2160
0.2174
0.2200
0.2232
0.2271
0.2300
表 G.0.2 系数 表
2.457 2.487 2.499 2.524 2.571 2.608 2.620 2.645 2.690 2.736 2.777 2.773 2.823 2.851 2.920 2.967 2.996 3.036 3.080 3.143 3.193
《公路桥涵地基与基础设计规范》
附录 G 岩石地基矩形截面双向偏心受压及圆形截面偏心受压的应力 重分布计算
G.0.1 矩形截面双向偏心受压截面的应力重分布，当缺少资料时，可按图 G.0.1 查取。
图 G.0.1 矩形截面双向偏心受压截面的应力重分布图示
80
图中
《公路桥涵地基与基础设计规范》
pmax
N A
n
e d
0.2945
0.2980
0.3020
0.3050
0.3080
0.3115
0.3150
0.3190
0.3220
0.3260
0.3310
0.3330
0.3380
0.3390
0.3430
0.3470
0.3500
0.3540
0.3570
0.3600
0.3690
4.729 4.828 4.949 5.074 5.230 5.334 5.484 5.634 5.793 5.957 6.130 6.311 6.512 6.700 6.911 7.141 7.368 7.620 7.881 8.157 8.467
0.1532
0.1562
0.1580
0.1593
0.1625
0.1654
0.1680
0.1686
0.1716
2.000 2.012 2.015 2.034 2.064 2.102 2.109 2.134 2.151 2.160 2.181 2.213 2.242 2.268 2.288 2.296 2.327 2.358 2.378 2.391 2.421
式中： N —截面轴向力（N）；
A —基底面积（mm2）；
e —偏心距（mm）；
d —圆截面直径（mm）；
—系数，根据 n 值可按表 G.0.2 查取。
n
e d
0.1250
0.1260
0.1270
0.1290
0.1330
0.1370
0.1384
0.1414
0.1430
0.1441
0.1468
0.1500