土木工程专业基础工程25刚性扩大基础的设计与计算
刚性扩大基础
基础工程课程设计计算说明书刚性扩大基础设计计算说明书录一、设计资料 (2)二、桥台及基础构造和拟定的尺寸 ............................................................................................... 3 三、荷载计算 .. (4)（一）、上部构造恒载反力及桥台台身、基础上土重计算 ................................................. 4 （二）土压力计算 . (5)1.台后填土表面无汽车荷载时土压力计算 (5)（三）支座活载反力计算 ............................................................................................................... 8 四、工况分析 (10)（一）桥上有汽车及人群荷载，台后无活载 ..................................................................... 10 （二）桥上有汽车及人群荷载，台后有汽车荷载 ............................................................. 11 （三）桥上无活载，台后无活载 ......................................................................................... 11 （四）桥上无活载，台后有汽车荷载 ................................................................................. 11 （五）无上部构造时 ............................................................................................................. 11 五、地基承载力验算 (11)（一）台前、台后填土对基底产生的附加应力计算 ......................................................... 11 （二）基底压应力计算 ......................................................................................................... 12 （三）地基承载力验算 ......................................................................................................... 13 六、基底偏心距验算 .. (14)（一）仅受永久作用标准值效应组合时，应满足0e ρ≤0.75 ........................................ 14 （二）承受作用标准值效应组合时，应满足0e ρ≤ ......................................................... 15 七、基础稳定性验算 ..................................................................................................................... 15 （一）倾覆稳定性验算 ......................................................................................................... 15 （二）滑动稳定性验算 ......................................................................................................... 16 八、沉降计算 (17)一、设计资料某桥上部结构采用钢筋混凝土T 形梁，标准跨径20.00m ，计算跨径19.60m 。
刚性基础与扩展基础
第二章 刚性基础与扩展基础
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
2-1 概述
第 2-1-1 刚性基础的构造要求 二 章 工程实践中，常采用素混凝上、砖、毛石等材料修筑基础．上 刚 性 基 础 与 扩 展 基 础
述材料的共同特点是具有较大约抗压强度，而抗弯、抗剪强度较 低。 基础的高度相对比较大，几乎不发生挠曲变形，这种由素混 凝土、砖、毛石等材料砌筑、高度由刚性角控制的基础称之为刚 性基础，或称无筋扩展基础。 刚性基础在断面高度变化处容易产生弯曲或剪切破坏，因此 需要通过对基础构造的限制保证基础内的拉应力和剪应力不超过 允许值。这种限制通常是通过刚性角实现，即每个台阶的宽度与 高度的比值不超过规定。
2. 柱下钢筋混凝土独立基础
a）台阶型
b）锥台型
c）杯口型
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
2-2 基础埋置深度的选择
第 二 章 刚 性 基 础 与 扩 展 基 础 基础埋置深度一般是指基础底面到室外设计地面的距离，简称 基础埋深。
在满足其他 要求下尽量 浅埋
刚性扩大基础施工方案
刚性扩大基础施工方案摘要：本文旨在介绍和讨论刚性扩大基础施工方案的设计、施工过程以及相关注意事项。
刚性扩大基础是一种常用的土木工程技术，主要用于在需要增加建筑物荷载或改变建筑物布局的情况下，扩大建筑物的基础面积。
本文将重点介绍刚性扩大基础的施工流程和相关技术。
1. 简介刚性扩大基础是一种常用的土木工程技术，其主要目的是增加建筑物的基础面积，以承受更大的荷载或适应建筑物布局的变化。
它适用于建筑物扩建、改造或重建的情况下。
刚性扩大基础通过增加基础的面积来提供更大的支撑面积，从而增加建筑物的稳定性和承载能力。
2. 刚性扩大基础的设计在设计刚性扩大基础时，需要考虑以下几个关键因素：- 承载能力：基础的设计应满足建筑物所需的承载能力，这涉及到确定所需的基础尺寸和深度。
- 地质条件：地质勘察和分析是设计刚性扩大基础的重要一步，以确保基础能够承受地质条件带来的不均匀沉降或差异。
- 建筑物布局：刚性扩大基础应根据建筑物的布局需求进行设计，以确保基础能够适应新的结构布局。
3. 刚性扩大基础的施工流程刚性扩大基础的施工流程包括以下步骤：- 地面准备：在开始施工之前，需要清理和平整施工现场，并检查地面的坚实度和稳定性。
- 基础开挖：根据设计文件的要求，进行基础的开挖，确保基础达到设计要求的深度和尺寸。
- 基础加固：为了增加基础的稳定性，可以采用加固材料，如钢筋和混凝土，以确保基础的承载能力。
- 基础浇筑：一旦基础开挖和加固完成，可以进行基础的浇筑，使用混凝土或其他适当的材料进行施工。
- 基础养护：完成基础浇筑后，需要进行养护，以确保基础有足够的时间来达到所需的强度和稳定性。
4. 刚性扩大基础施工的注意事项在刚性扩大基础的施工过程中，需要注意以下几个方面：- 施工材料选择：根据设计要求，选择适合的施工材料，并确保质量合格。
- 施工工艺和流程：严格按照施工工艺和流程进行施工，以确保基础的质量和稳定性。
- 安全措施：在施工过程中，要注意安全措施，确保施工人员的安全，包括戴好安全帽、穿好防护服等。
刚性扩大基础计算算例
10.4 刚性扩大基础计算算例一、设计资料1、 上部构造：25m 装配式预应力钢筋砼T 形梁，大梁全长24.96m ，计算跨径24.5m 。
行车道9m ，人行道m 5.12⨯。
上部构造（梁与桥面铺装）恒重所产生的支座反力：1500kN; 2、 支座：活动支座采用摆动支座，摩擦系数0.05； 3、 设计荷载：公路-Ⅰ级，人群荷载3.0kN/m 2; 4、 桥墩形式：采用双柱式加悬挑盖梁墩帽（见图）; 5、设计基准风压：0.6 kN/m 2;6、其他：本桥跨越的河为季节性河流，不通航，不考虑漂浮物；地基土质：第一层：粉质粘土，3/2.19m kN sat =γ，8.0=L I ，8.00=e ，kpa f a 1800=；第二层：中密中砂，62.00=e ，3/20m kN sat =γ，kpa f a 3000=；第三层：粉质粘土，3/5.19m kN sat =γ，9.0=L I ，8.00=e ，kpa f a 1600=。
（最大冲刷线）（设计洪水位）（最低水位）148146150（河床及一般冲刷线）139143.5144粉质粘土中密中砂软塑粉质粘土地质水文情况21030301537808010104201801801060顺桥向(单位：)横桥向（单位：）桥墩构造图145图10-14 桥墩构造图 图10-15 地质水文情况二、确定基础埋置深度从地质条件看，表层土在最大冲刷线以下只有0.5m ，而且是软塑状粉质粘土，地基容许承载力kpa f ao 180][=，故选用第二层土（中密中砂）作为持力层，kpa f ao 350][=，初步拟定基础底面在最大冲刷线以下1.8 m 处，标高为142.2m ，基础埋深2.8m 。
三、基础的尺寸拟定基础分两层，每层厚度0.8m ，襟边取0.60m ，基础用C15，刚性角0m ax 40=α，基础的刚性角验算为：max 019.368.026.02tan αα<=⨯⨯=-，满足刚性扩大基础的刚性角要求。
土木工程专业基础工程2-5 刚性扩大基础的设计与计算
• N——基底以上竖向荷载（KN）；
• A——基底面积（m2）；
• M——作用于墩、台上各外力对基底形心轴之力矩
（KN·m） M Ti hi Piei N e0 ,其中Ti为水平力，hi 为水平作用点至基底的距离，Pi为竖向力，ei为竖向力 Pi作用点至基底形心的偏心距，eo为合力偏心距； • W——基底截面模量（m3），对矩形基础，W 1 ab2 A
第二章 天然地基上的浅基础
• 第一节 • 第二节 • 第三节 • 第四节 • 第五节 • 第六节
概述 天然地基上浅基础的类型、构造 基础埋置深度的选择 浅基础的地基承载力的确定 刚性扩大基础的设计与计算 钢筋混凝土扩展基础的设计与计算
第五节 刚性扩大基础的设计与计算
• 刚性扩大基础的设计与计算的主要内容： • 一、基础埋置深度的确定； • 二、刚性扩大基础尺寸的拟定； • 三、地基承载力验算； • 四、基底合力偏心距验算； • 五、基础和地基稳定性验算； • 六、基础沉降验算。 • 七、地基变形验算 • 刚性基础（无筋扩展基础）构造要求
1、持力层强度验算
2、软弱下卧层验算
3、地基容许承载力的验算
1、持力层强度验算
• 持力层是指直接与基底相接触的土层。
持力层承载力验算要求荷载在基底产生
的地基应力不超过持力层的地基容许承
载力。
• 计算式为：p max
min
N A
M W
[ fa]
NM
pmax
min
AW
[ fa]
• p ——基底应力（KPa）；
或宽度 b0 ；
（2）考虑荷载偏心影响，根据偏心距的大小将 A0
或 b0 增大10％～40％作为首次试算尺寸 A 或b ；
刚性扩大基础计算算例
10.4 刚性扩大基础计算算例一、设计资料1、 上部构造：25m 装配式预应力钢筋砼T 形梁，大梁全长24.96m ，计算跨径24.5m 。
行车道9m ，人行道m 5.12⨯。
上部构造（梁与桥面铺装）恒重所产生的支座反力：1500kN; 2、 支座：活动支座采用摆动支座，摩擦系数0.05； 3、 设计荷载：公路-Ⅰ级，人群荷载3.0kN/m 2; 4、 桥墩形式：采用双柱式加悬挑盖梁墩帽（见图）; 5、设计基准风压：0.6 kN/m 2;6、其他：本桥跨越的河为季节性河流，不通航，不考虑漂浮物；地基土质：第一层：粉质粘土，3/2.19m kN sat =γ，8.0=L I ，8.00=e ，kpa f a 1800=；第二层：中密中砂，62.00=e ，3/20m kN sat =γ，kpa f a 3000=；第三层：粉质粘土，3/5.19m kN sat =γ，9.0=L I ，8.00=e ，kpa f a 1600=。
（最大冲刷线）（设计洪水位）（最低水位）148146150（河床及一般冲刷线）139143.5144粉质粘土中密中砂软塑粉质粘土地质水文情况21030301537808010104201801801060顺桥向(单位：)横桥向（单位：）桥墩构造图145图10-14 桥墩构造图 图10-15 地质水文情况二、确定基础埋置深度从地质条件看，表层土在最大冲刷线以下只有0.5m ，而且是软塑状粉质粘土，地基容许承载力kpa f ao 180][=，故选用第二层土（中密中砂）作为持力层，kpa f ao 350][=，初步拟定基础底面在最大冲刷线以下1.8 m 处，标高为142.2m ，基础埋深2.8m 。
三、基础的尺寸拟定基础分两层，每层厚度0.8m ，襟边取0.60m ，基础用C15，刚性角0max 40=α，基础的刚性角验算为：max 019.368.026.02tan αα<=⨯⨯=-，满足刚性扩大基础的刚性角要求。
基础工程刚性基础和扩展基础的设计步骤
浅基础
当建筑基础底面下允许有一定厚度的冻土层，可按下式计算基
础的最小埋深
dmin zd hmax
zd z0 zs zw ze
浅基础
冻结深度：某一地区的土层经多年实测在天然低气温下呈冻 结状态的最大深度。
冻结深度 = 冻层厚度？ 因为自然地面是随冻涨量的加大而逐渐上抬的，所以
设计基础埋深时的冻结深度=冻层厚度-冻涨量 即确定冻深时是自冻前原自然地面算起。
•基础工程
刚性基础和扩展基础的设计步骤
学习要求、基本内容
本次课的主要问题：
• 刚性基础和扩展基础的设计步骤
浅基础
• 地基土冻胀和融陷的影响
季节性冻土是一年内冻融交替出现的土层。 基础埋置的深度一般应大于冻结深度(冰冻线以下200mm)。 土的冻结深度即冰冻线，可由当地气象部门得知。如哈尔滨 为2m，沈阳为1.5m， 北京为0.85m，郑州 为0.20m，上海为0.1 m。当冻土深度小于 0.5m时，基础埋深即 不受其影响。
• 采用锥形基础时，其边缘高度不宜<200mm，顶部每边 应沿柱边放出50mm。
浅基础
• 受力筋应双向配置。现浇柱的纵向钢筋可通过插筋锚 入基础中。插筋的数量、直径、种类应与柱内纵向钢 筋相同。插入基础的钢筋，上下至少应有两道箍筋固 定。
插筋的下端宜作成直 钩放在基础底板钢筋 网上。当柱为轴心受 压或小偏心受压，h 1200mm或柱为大偏 心受压，h1400mm， 可仅将四角的插筋伸 至底板钢筋网上，其 余按锚固长度确定。
• 偏心受压基础 偏心受压基础底板厚度和配筋计算与轴心受压基础基本相 同，但上式中pn由pmax和I-I截面(根部)的净反力pnI的平均值代换。
I
pn
第3讲-刚性基础与扩展基础(4课时)PPT优秀课件
24
第二章 刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力—基本验算
《建筑地基基础设计规范》要求:
pk f a pk max 1.2 f a
pk—相应于荷载效应标准组合时基底平均总压力 pkmax—相应于荷载效应标准组合时基底边缘最大总压力
fa —修正后的地基承载力特征值
《公路桥涵地基与基础设计规范》要求：
深不同的分段长度不宜小于1m，底面标高差异不宜大于0.5m； 当基础埋置在易风化的软质岩层上时，施工时应在基坑开挖之后立即铺垫层，以免岩层暴露时
间过长而被风化； 基础在风化岩层中的埋置深根据岩层的风化程度、冲刷深度及相应的承载力确定。如岩层表面
倾斜时，应尽量避免将基础的一部分置于基岩上，而另一部分置于土层中，一方基础由于不均 匀沉降而发生倾斜甚至断裂。在陡坡上修建桥台时，还应注意岩体的稳定性。
第二章 刚性基础与扩展基础
2.2 基础埋置深度的选择
——场地环境条件
若满足图示（b≤3m，a≥2.5m b是垂直 于坡顶边缘线的基础底面边长，a是基 础地面边缘线至坡顶的水平距离，个 基础的a值均匀满足相应要求）则
条形基础
a3.5bd/tan
矩形基础
a2.5bd/tan
不满足要求时，应进行地基稳定性验 算
2.2 基础埋置深度的选择 ——水文地质条件
图2.9 基坑下埋藏有承压含水层的情况
u w h ,i z i ,i 取 或 s , u a /t 0 . 7
2020/12/31
邵阳学院城市建设系土木工程专业
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第二章 刚性基础与扩展基础
2.2 基础埋置深度的选择
——地基冻融条件
冻胀机理，冰体积大于水 冻胀现象，冻胀、融沉 影响冻胀的因素（土类、地下水位及气温） 冻融条件考虑
土木工程专业基础工程-第二章1-4节-刚性基础与扩展基础精选全文
平板式 图2-6 筏板基础
梁板式
（7）箱形基础
• 为增大基础刚度，可将基础做成由钢筋混 凝土顶板、底板及纵横隔墙组成的箱形基 础，它的刚度远大于筏板基础，而且基础 顶板和底板间的空间常可利用作地下室。 它适用于地基较软弱,土层厚，建筑物对不 均匀沉降较敏感或荷载较大而基础建筑面 积不太大的高层建筑。
墙下钢筋混凝土条形基础
（2）独立基础
独立基础：是配置于整个结构物之下的无筋 或配筋的单个基础。
独立基础是柱式桥墩和房屋建筑常用的基础 形式之一。它的纵横剖面均可砌筑为台阶式， 但柱下独立基础用石或砖砌筑时，则在柱子与 基础之间用混凝土墩连接。
•单独基础
（3）联合基础 当为了满足地基土的强度要求，必须扩大
无筋扩展基础的主要缺点是：自重大，并且当持力层为软 弱土时，由于扩大基础面积有一定限制，需要对地基进行处 理或加固后才能采用，否则会因所受的荷载压力超过地基承 载力而影响结构物的正常使用。
所以对于荷载大或上部结构对差异沉降较敏感的结构物， 当持力层土质较差又较厚时，无筋扩展基础作为浅基础是不 适宜的。
基础平面尺寸，而扩大结果与相邻的单个 基础在平面上相接甚至重叠时，则可将它 们连在一起成为联合基础。
联合基础
联合基础类型
墙下联合基础 柱下联合基础
（4）条形基础
• 条形基础分为墙下条形基础和柱下条形基础。
• 墙下条形基础是挡土墙下或涵洞下常用的基 础形式。
• 有时为了增强桥柱下基础的承载能力，将同 一排若干个柱子的基础联合起来，也就成为 柱下条形基础。
• 5．以简化的、或考虑相互作用的计算方法进 行基础结构的内力分析和截面设汁。
天然地基上浅基础的设计，包括下述各项内容： 1.选择基础的材料、类型和平面布置； 2.选择基础的埋置深度； 3.确定地基承载力； 4.确定基础尺寸； 5.进行地基变形与稳定性验算； 6.进行基础结构设计； 7.绘制基础施工图，提出施工说明。
刚性扩大基础的设计与计算
基础埋深
根据工程地质条件和基础形式 确定基础的埋深，以确保基础 的稳定性。
材料选择
选择合适的材料，如混凝土、 钢材等，以满足基础结构的强 度和耐久性要求。
施工方法
根据工程实际情况选择合适的 施工方法，如人工开挖、机械 开挖等，以确保施工质量和安
全。
03
计算方法
基础承载力的计算01ຫໍສະໝຸດ 02或过大的变形。
经济性
在满足安全性和功能性的前提 下，尽量降低基础建设的成本
。
适用性
基础设计应适应工程地质和水 文条件，确保结构的正常使用
。
耐久性
基础结构应具有足够的耐久性 ，以应对自然环境和人为因素
的侵蚀。
刚性扩大基础的设计流程
确定基础形式
根据工程地质条件和上部结构 要求，选择合适的基础形式。
计算基础承载力
沉降影响因素
基础沉降受到土的压缩系 数、基础形式和尺寸等因 素的影响。
沉降观测
在施工过程中和运营期间， 对基础沉降进行观测，及 时采取措施防止沉降过大。
基础的抗滑稳定性计算
抗滑稳定性计算公式
抗滑稳定性验算
根据土的摩擦角和基础埋深，通过抗 滑稳定性计算公式计算基础的抗滑稳 定性。
根据工程要求和地质条件，对抗滑稳 定性进行验算，确保基础在使用过程 中不发生滑移。
根据基础尺寸和设计载荷，计 算基础的承载力。
收集资料
收集工程地质勘察报告、上部 结构载荷数据等基础资料。
确定基础尺寸
根据设计载荷和地质条件，确 定基础底面尺寸和埋深。
验算基础稳定性
对基础进行稳定性验算，确保 在各种工况下基础都能保持稳 定。
刚性扩大基础的设计要素
第二章-第五节 刚性扩大基础设计与计算
第五节 刚性扩大基础设计与计算
二、基础尺寸的拟定
剖面形式:矩形或台阶形。
基础较厚（>1m），成台阶形状；
基础悬出总长度（包括襟边和台阶 宽度之和）：由刚性角确定。
c1
h
H
max
c2 c3
t1 t2 t3
刚性角： 墩、台底截面边缘至基础 边缘与垂线间的最大夹角max
砖石砌体M5以下砂浆： max≤30º
验算内容：沉降量、相邻基础沉降差、不 均匀沉降引起引起的倾斜。 一般中小型桥梁基础，只要满足地基强度 要求，地基沉降也就满足要求了。 但下列情况，需要验算基础沉降：
第五节 刚性扩大基础设计与计算
六、基础沉降验算
需要验算基础沉降情况：
1、地质情况度杂、地层分布不均匀、强度较小的软粘土 地基、湿陷性黄土地基
2）埋置深度足够大：目的保证基础稳定 性、确保基础安全。
第五节 刚性扩大基础设计与计算
基础埋深设计应考虑的因素：
1、地基的地质条件：
覆盖层较薄时，基础宜直接修建在新鲜岩面上；
覆盖层（风化层）较厚时，基础埋深根据风化 程度、冲刷深度和容许承载力确定； 岩层表面倾斜时，应避免基础同时放置在岩石 和土体上。
第五节 刚性扩大基础设计与计算 设计与计算主要内容
埋置深度； 基础尺寸；
地基承载力验算；
基础稳定性； 基础沉降验算。
基底合力偏心距验算；
地基稳定性验算；
第五节 刚性扩大基础设计与计算
一、埋置深度确定
基础埋深要求：
1）基础设置在变形较小、强度较高持力 层：目的是保证地基强度满足要求、避 免产生过大沉降或沉降差；
基础底面转角 墩、台顶面允 许水平位移
第五节 刚性扩大基础设计与计算
刚性扩大基础设计
刚性扩大基础设计刚性扩大基础设计是指对建筑物的基础进行改造或增加设计，以适应建筑物的扩大或改变。
在今天的建筑设计中，由于人们的需求变化或者使用年限的增加，建筑物可能需要扩大或改变用途，这就需要对基础进行相应的设计。
接下来，我将详细介绍刚性扩大基础设计的过程以及设计的原则。
第一步，了解建筑物的扩大范围和目的。
在进行刚性扩大基础设计之前，需要确定建筑物的扩大范围和目的。
这包括建筑物的扩大面积、扩大方向以及扩大后的用途等。
只有了解了这些基本信息，才能进行后续的设计工作。
第二步，进行地质勘察和基础原始设计。
在进行刚性扩大基础设计之前，需要进行地质勘察以确定地下土层的情况和承载力。
根据勘察结果，可以进行基础原始设计，确定基础的形式和尺寸。
第三步，进行结构设计。
在进行刚性扩大基础设计时，需要考虑建筑物的扩大后的重量以及与地基之间的力学和结构关系。
根据这些因素，可以设计出适合的基础结构，并进行相应的计算和分析。
第四步，确定基础材料和施工工艺。
根据基础设计的要求，需要确定合适的基础材料和施工工艺。
基础材料包括混凝土、钢筋等，施工工艺包括浇筑、加固等。
这些都需要根据具体情况进行选择和确定。
第五步，进行监测和验收。
在刚性扩大基础设计完成后，需要进行监测和验收工作。
监测可以通过安装仪器和传感器等设备来实现，以监测基础的变形和承载力等指标。
验收工作包括对基础材料、施工工艺和设计要求的检查，以保证基础的质量和安全。
根据以上步骤，可以进行刚性扩大基础设计，以满足建筑物的扩大和改变需求。
在设计过程中，还需要遵循以下原则：第一，保证基础的稳定性。
刚性扩大基础设计的首要原则是保证基础的稳定性，即基础在扩大后能够正常承载建筑物的荷载并保持稳定。
这就需要进行充分的结构计算和分析，以确定合适的基础结构和尺寸。
第二，考虑地质条件。
刚性扩大基础设计还需要考虑地质条件，包括地下土层的承载力和地下水位等。
这些因素会对基础的设计和施工产生影响，需要进行相应的分析和处理。
2-5刚性扩大基础设计
h
i
a)
α
α
基础抗倾覆措施
α
六、基础沉降验算
基础的沉降主要由竖向荷载作用下土层的压 缩变形引起。沉降量过大将影响结构物的正常使 用和安全，应加以限制。在确定一般土质的地基 容许承载力时，已考虑这一变形的因素，所以修 建在一般土质条件下的中、小型桥梁的基础，只 要满足了地基的强度要求，地基（基础）的沉降 也就满足要求。
沉井基础
h3
1.0
h2
［σ 0］=250kPa
h1
桩基础
a)
b)
c)
二、刚性扩大基础尺寸的拟定
基础厚度 基础平面尺寸 基础剖面尺寸
c2 a
h
c1 αa a
H
a/2
a)
l/2
d b
刚性扩大基础立面、平面图
b)
t3 t2 t1
α
H
a
h
c1
基础厚度
应根据墩、台身结构形式，荷载大小，选用的 基础材料等因素来确定。 基底标高应按基础埋深的要求确定。水中基础 顶面一般不高于最低水位，在季节性流水的河流或 旱地上的桥梁墩、台基础，则不宜高出地面，以防 碰损。这样，基础厚度可按上述要求所确定的基础 底面和顶面标高求得。
对于大、中桥基础的基底在设计洪水冲刷总深 度以下的最小埋置深度，建议根据桥梁大小、技术 的复杂性和重要性，参照下表采用。
冲刷总深度(m) 最小埋置深度(m) 桥梁类型 一 般 桥 梁
0
<3
≥3
≥8
≥15
≥2 0 3.5 4.0
1.0 1.5
1.5 2.0
2.0 2.5
2.5 3.0
3.0 3.5
技术复杂修复困难的特大桥及其它重 要大桥
刚性基础与扩展基础的设计计算刚性基础与扩展基础的设计计算
刚性基础与扩展基础的设计计算刚性基础与扩展基础的设计计算2010-04-1909:242-4-1地基承载力验算如前所述直接支承基础的地基土层称为持力层在持力层下面的各土层称为下卧层若某下卧层承载力较持力层承载力低则称为软弱下卧层。
地基承载力的验算应进行持力层的验算和软弱下卧层的验算。
下面首先介绍持力层的验算。
1.中心受荷基础各级各类建筑物浅基础的地基承载力验算均应满足式2.5的要求。
即基础底面的平均压力不得大于修正后的地基承载力特征值。
如图2.9示一单独基础其埋深为d承受作用于基础顶面且通过基础底面中心的竖向荷载Fk基础底面积为A基底平均压力表示为: 2-16 式中Fk-相应于荷载效应标准组合时上部结构传至基础顶面的竖向力值Gk-基础自重和基础上的土重。
对一般实体基础可近似地取GkγGAdγG为基础及回填土的平均重度可取γG20kN/m3但在地下水位以下部分应扣去浮托力。
将Gk代入式2-16并满足pk≤fa可得: 2-17 对墙下条形基础通常沿墙长度方向取1m进行计算此时可得基础宽度为: 2-18 式2-18中的Fk为基础每米长度上的外荷载kN/m。
2.偏心受荷基础工程实践中有时基础不仅承受竖向荷载还可能承受柱、墩传来的弯矩及水平力作用例如建筑物框架柱可能承受单向弯矩及剪力、也可能承受双向弯矩和剪力河流中的漂流物如木筏、大的冰块等对桥墩横桥向产生的弯矩及剪力曲线上修筑的弯桥除顺桥向引起力矩外尚有离心力横桥向水平力在横桥向产生力矩。
此时基底反力将呈梯形或三角形分布如图2-10所示。
略2-4-2软弱下卧层验算建筑场地土大多数是成层的一般土层的强度随深度而增加而外荷载引起的附加应力则随深度而减小因此只要基础底面持力层承载力满足设计要求即可。
但是也有不少情况持力层不厚在持力层以下受力层范围内存在软弱土层其承载力很低如我国沿海地区表层土较硬在其下有很厚一层较软的淤泥、淤泥质土层此时仅满足持力层的要求是不够的还需验算软弱下卧层的强度要求传递到软弱下卧层顶面处土体的附加应力与自重应力之和不超过软弱下卧层的承载力即pzpcz≤faz2-22 式中pz-相应于荷载效应标准组合时软弱下卧层顶面处的附加应力值pcz-软弱下卧层顶面处土的自重压力值faz-软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值。
刚性扩大基础课程设计
表层土以下 1.8埋深 1.8基底标高77.95（二）层厚0.8襟边0.6刚性角0.6435011<0.698131689剖面尺寸a10.2剖面尺寸b 4.2基础厚度 1.6基顶高程79.55墩柱高 4.418（三）弯矩组合值M1790.5816Pmax222.11129Pmin102.69142地基容许承载力计算修正后允许承载力〔fa〕310持力层的强度验算Pmax=222.11129< 1.25*〔fa〕=387.5软弱下卧层顶部应力计算Pz=200.63121< 1.25*〔fa〕=387.5软弱下卧层底部容许应力计算〔fa〕363.5625软弱下卧层强度验算Pz=200.63121< 1.25*〔fa〕=454.453125合力偏心距的验算弯矩取顺时针为正M g1永久效应标准组合值M n1N=5810.6591M n2M=287.11993合力偏心距 e=M/N =0.049412626<ρ=b/6*0.1 =0.07各种作用标准效应组合单孔双行25米N6692.7091M1520.3144合力偏心距0.2271598<ρ=b/6 =0.7单孔双行16米N6487.5591M1986.9689合力偏心距0.3062737<ρ=b/6 =0.7双孔双行N7438.3316M1883.0278合力偏心距0.2531519<ρ=b/6 =0.7汽车制动固定支座制动力76.955摆动支座制动力18.147和汽车制动力H1165风力0.6H3 3.5616H4 3.1248H5 6.377616< 就满足52.235926M z 1278.3856 -216.112M f 69.47541294 450.996（七）7438.33161883.02780.25315198.2954148> 1.3 179.3040212.44534> 1.2387.5387.5 454.45313（六）。
刚性基础与扩展基础的设计计算刚性基础与扩展基础的设计计算
刚性基础与扩展基础的设计计算刚性基础与扩展基础的设计计算2010-04-1909:242-4-1地基承载力验算如前所述直接支承基础的地基土层称为持力层在持力层下面的各土层称为下卧层若某下卧层承载力较持力层承载力低则称为软弱下卧层。
地基承载力的验算应进行持力层的验算和软弱下卧层的验算。
下面首先介绍持力层的验算。
1.中心受荷基础各级各类建筑物浅基础的地基承载力验算均应满足式2.5的要求。
即基础底面的平均压力不得大于修正后的地基承载力特征值。
如图2.9示一单独基础其埋深为d承受作用于基础顶面且通过基础底面中心的竖向荷载Fk基础底面积为A基底平均压力表示为: 2-16 式中Fk-相应于荷载效应标准组合时上部结构传至基础顶面的竖向力值Gk-基础自重和基础上的土重。
对一般实体基础可近似地取GkγGAdγG为基础及回填土的平均重度可取γG20kN/m3但在地下水位以下部分应扣去浮托力。
将Gk代入式2-16并满足pk≤fa可得: 2-17 对墙下条形基础通常沿墙长度方向取1m进行计算此时可得基础宽度为: 2-18 式2-18中的Fk为基础每米长度上的外荷载kN/m。
2.偏心受荷基础工程实践中有时基础不仅承受竖向荷载还可能承受柱、墩传来的弯矩及水平力作用例如建筑物框架柱可能承受单向弯矩及剪力、也可能承受双向弯矩和剪力河流中的漂流物如木筏、大的冰块等对桥墩横桥向产生的弯矩及剪力曲线上修筑的弯桥除顺桥向引起力矩外尚有离心力横桥向水平力在横桥向产生力矩。
此时基底反力将呈梯形或三角形分布如图2-10所示。
略2-4-2软弱下卧层验算建筑场地土大多数是成层的一般土层的强度随深度而增加而外荷载引起的附加应力则随深度而减小因此只要基础底面持力层承载力满足设计要求即可。
但是也有不少情况持力层不厚在持力层以下受力层范围内存在软弱土层其承载力很低如我国沿海地区表层土较硬在其下有很厚一层较软的淤泥、淤泥质土层此时仅满足持力层的要求是不够的还需验算软弱下卧层的强度要求传递到软弱下卧层顶面处土体的附加应力与自重应力之和不超过软弱下卧层的承载力即pzpcz≤faz2-22 式中pz-相应于荷载效应标准组合时软弱下卧层顶面处的附加应力值pcz-软弱下卧层顶面处土的自重压力值faz-软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值。
刚性扩大基础施工方案
刚性扩大基础施工方案1. 介绍刚性扩大基础施工是一种在原有基础上进行扩大或加固的建筑施工方法。
通过增加基础的面积或深度，可以提高建筑物的承载力和稳定性，满足特定的工程要求。
本文档将详细介绍刚性扩大基础施工的方案。
2. 施工准备在进行刚性扩大基础施工前，需要进行一系列的施工准备工作：•设计方案：根据实际工程要求，由专业设计师设计出刚性扩大基础的施工方案，包括基础的尺寸、形状以及加固方法等。
•场地勘测：对施工场地进行勘测，确定地质情况、土质条件以及地下管线等信息，为施工提供依据。
•材料采购：根据设计方案，采购所需要的建筑材料，包括钢筋、模板、混凝土等。
•施工人员：组织专业施工团队，包括项目经理、施工员、砌筑工、混凝土工等。
3. 施工步骤3.1. 打地基首先需要对原有基础进行拆除和清理，确保施工面干净整洁。
然后按照设计方案，在基础的周围挖掘出一定的基坑，并进行基坑支护，以防止坍塌。
接下来，在基坑底部铺设一层砂浆，起到均匀分布荷载的作用。
最后，根据设计方案，在基坑中浇筑混凝土，形成新的基础。
3.2. 加固基础在新建的基础上，采用不同的加固方法，以保证基础的强度和稳定性。
常见的加固方法有钢筋混凝土加固、纤维增强材料加固以及土钉加固等。
根据设计方案，在基础上设立钢筋骨架，并进行钢筋预埋和钢筋网焊接，以增加基础的强度。
同时还可以在基础上喷涂纤维增强材料，提高基础的抗震性能。
3.3. 完善基础施工过程中，还需要完善基础的其他部分，包括边墙、边梁、边柱等。
根据设计方案，在基础上进行砌筑墙体、浇筑梁柱等工序，以提高建筑物的整体稳定性和承载力。
在这个过程中，需要严格按照设计方案和相关规范进行施工，确保建筑物的质量和安全。
4. 施工注意事项在进行刚性扩大基础施工时，需要注意以下事项：•土质情况：对地下土质情况要进行充分了解，选择合适的加固方法和材料。
•基坑支护：基坑需要进行良好的支护，以确保施工过程的安全性。
•施工质量：施工过程中需要严格按照设计方案和相关规范进行施工，确保施工质量。
交大土力学课程设计--刚性扩大基础
土力学与地基基础课程设计学院：专业班级：题目：刚性扩大基础姓名：学号：本课程设计取材于广东省龙川县东江大桥实例工程。
#1、#6墩要求采用明挖扩大基础，#3、#4墩采用钻孔桩基础。
两种基础类型各自验算一种类型（各自选定一个有控制的墩进行计算），其他墩基础可参照计算结果按构造尺寸要求绘图即可，不作具体计算。
设计资料1．上部构造：16m跨为钢筋混凝土T型梁，25m为装配式预应力钢筋混凝土T型梁标准跨径：16m与25m（相邻墩台中线间距）大梁全长：15.96m与24.96m（梁伸缩缝宽4cm）计算跨径：15.40m与24.30m（支座中心距）桥南宽度：行车道9m，人行道2 1.5m2．支座：活动支座采用四氟滑橡胶支座，摩阻系数μ=0.15，支座布置见附图3．设计荷载：公路Ⅱ级，人群3.5KN/m4．桥墩形式：均采用双柱式加悬挑臂盖梁墩帽（墩帽见附图）5．桥墩材料：盖梁C25钢筋混凝土，容重γ=25KN/2m，墩身C20钢筋混凝土，容重γ=25KN/2m6．水文地质资料见附图7．风压：基本风压W3=0.6Kpa8．其它：本桥基本上为跨线桥，广岸跨越小铁路，梅岸跨越定南至老隆公路，二都河为季节性河流，不通航，不考虑漂浮物9．有关设计参考图两张1号墩明挖刚性扩大基础一、 基础尺寸的拟定 1．最大刚性角确定桥墩及基础和拟定的尺寸如图，基础分三层，每层厚度为0.50m ，襟边和台阶宽度相等，为0.4m 。
基础用C25混凝土，混凝土的刚性角max 40α=。
现基础扩散角为 α=1tan -120150=38.66<max 40α=满足要求。
2．确定埋置深度#1号墩所处位置河流最大冲刷深度为0m ，故基底埋深安全值为min h =1.5m 。
此处为了保护基础不受人为活动等原因而破坏，可取h=2.5m 。
3．拟定平面尺寸长度（横桥向） 2tan 7802150tan38.661020a l H cm α=+=+⨯⨯= 宽度（顺桥向）2tan 1802150tan38.66420b d H cm α=+=+⨯⨯=二、作用效应计算 1．永久作用上部构造恒载反力及桥墩墩身、基础上土重计算。
刚性扩大基础设计
刚性扩大基础设计
上部结构型式
对中、小跨度简支梁桥来说，这项因素对确 定基础的埋置深度影响不大。但对超静定结构 即使基础发生较小的不均匀沉降也会使内力产 生一定变化。
刚性扩大基础设计
当地的地形条件
➢ 当墩台、挡土墙等结 构位于较陡的土坡上， 在确定基础埋深时， 还应考虑土坡连同结 构物基础一起滑动的 稳定性。
刚性扩大基础设计
软弱下卧层承载力验算
当受压层范围内地基为多层土，且持力层以 下有软弱下卧层，这时还应验算软弱下卧层的承 载力，验算时先计算软弱下卧层顶面（在基底形 心轴下）的应力（包括自重应力及附加力） ，不 得大于该处地基土的容许承载力。即:
p Z 1 ( h z ) ( p 2 h ) R [ fa ]
σ
σmax σmax
σmax
b'
NK
刚性扩大基础设计
五、基础稳定性和地基稳定性验算
➢ 基础稳定性验算 ➢ 地基稳定性验算
基础倾覆稳定性验算 基础滑动稳定性验算
刚性扩大基础设计
基础倾覆稳定性验算
基础倾覆稳定性与合力的偏心距有关。合 力偏心距愈大，则基础抗倾覆的安全储备愈小， 如下图所示，因此，在设计时，可以用限制合 力偏心距e0来保证基础的倾覆稳定性。
σ
σ
σ
σ
σ
基底应力分布图
偏心竖直力作用在任意点
刚性扩大基础设计
讨论:
✓ 对公路桥梁，一般由顺桥向控制基底应力 计算。但对通航河流或河流中有漂流物时，应 计算撞击力在横桥向产生的基底应力，并与顺 桥向基底应力比较，取其大者控制设计。
✓ 对于曲线桥，计算基底应力时，应按下式计 算： pm mainxN AM Wxx M Wyy γR[fa]
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一、基础埋置深度的确定
• 在确定基础埋置深度时，必须考虑把基础设置在变形较小， 而强度又比较大的持力层上，以保证地基强度满足要求，而 且不致产生过大的沉降或沉降差。此外还要使基础有足够的 埋置深度，以保证基础的稳定性，确保基础的安全。确定基 础的埋置深度时，必须综合考虑以下各种因素的作用：
• 1.与建筑物有关的条件；
• M——作用于墩、台上各外力对基底形心轴之力矩 （KN·m）M Ti hi Piei ,其N中 eT0 i为水平力，hi为水平 作用点至基底的距离，Pi为竖向力，ei为竖向力Pi作用 点至基底形心的偏心距，eo为合力偏心距；
• W——基底截面模量（m3），对矩形基础W， 1 ab2 A
6
ρ为基底核心半径；
Pk fa
Fk G Ad Afa
A
Fk
fa Gd
条基－单位长度，确定基础宽度
Fk Gbd bfa
b Fk b确定后，确定h
fa Gd
例：刚性基础，据刚性角要求有
tg (b b0 ) / 2 tg
h
h
b b0
2tg
FK
h
b0 b
２．偏心荷载
以柱下独立基础为例
（1）按中心受荷确定基底面积A0
l b 选定的 和 合适；如不满足要求或基底尺寸选择太大，
l 则需重新调整 和 再进行验b 算。如此反复一、二次，
便可定出合适的尺寸。
基底尺寸确定示例： Fk
１．中心荷载
以柱基础为例 （1）底面积A的确定
Gk
*荷载Fk+Gk Gk=AGd, G是基础加回填土容重=20KN/m3
*承载力特征值fa
*基底面积
• 2、作用在地基上的荷载大小和性质；
• 3.工程地质条件和水文地质条件；
• 4、相邻建筑物的基础埋深；
• 5、地基土冻胀和融陷的影响；
• 6、场地环境条件。
• 施工技术条件（施工设备、排水条件、支撑要求等）及经济 分析等对基础埋深也有一定影响，这些因素也应考虑。
• 上述影响基础埋深的因素不仅适用于天然地基上的浅基础， 有些因素也适用于其它类型的基础（如沉井基础）。
宽度 ；b0
（2）考虑荷载偏心影响，根据偏心距的大小将 A 0
或 b0增大10％～40％作为首次试算尺寸 A或 b；
（3）根据A的大小初步选定矩形基础的底面边长 和；
lb
l e • （4）根据已选定的 和 b验算偏心距 和基底边缘最
大压力；
• （5）如满足 pk fa 或稍有富余，则 pk max 1.2 fa
1、持力层强度验算
• 持力层是指直接与基底相接触的土层。
持力层承载力验算要求荷载在基底产生
的地基应力不超过持力层的地基容许承
载力。
• 计算式为：p max
min
N A
M W
[ fa]
NM
p max
min
AW
[ fa]
• p——基底应力（KPa）；
• N——基底以上竖向荷载（KN）；
• A——基底面积（m2）；
二、刚性扩大基础尺寸的拟定
• 主要根据基础埋置深度确定基础平面尺寸 和基础分层厚度。
• 所拟定的基础尺寸，应是在可能的最不利 荷载组合的条件下，能保证基础本身有足 够的结构强度，并能使地基与基础的承载 力和稳定性均能满足规定要求，并且是经 济合理的。
• 基础剖面尺寸：刚性扩大基础的剖面形式一 般做成矩形或台阶形，如图2-18所示。自
第二章 天然地基上的浅基础
• 第一节 概述 • 第二节 天然地基上浅基的确定 • 第五节 刚性扩大基础的设计与计算 • 第六节 钢筋混凝土扩展基础的设计与计算
第五节 刚性扩大基础的设计与计算
• 刚性扩大基础的设计与计算的主要内容： • 一、基础埋置深度的确定； • 二、刚性扩大基础尺寸的拟定； • 三、地基承载力验算； • 四、基底合力偏心距验算； • 五、基础和地基稳定性验算； • 六、基础沉降验算。 • 七、地基变形验算 • 刚性基础（无筋扩展基础）构造要求
墩、台身底边缘至基顶边缘距离c1称襟边，
其作用一方面是扩大基底面积增加基础承载 力，同时也便于调整基础施工时在平面尺寸 上可能发生的误差，也为了支立墩、台身模 板的需要。其值应视基底面积的要求、基础 厚度及施工方法而定。桥梁墩台基础襟边最 小值为20cm～30cm。
• 基础较厚（超过1m以上）时，可将基础的 剖面浇砌成台阶形，如图2-18所示。
图2-18 刚性扩大基础剖面、平面图
基础悬出总长度（包括襟边与台阶宽度之和）：应 使悬出部分在基底反力作用下，在a-a截面（图218b）所产生的弯曲拉力和剪应力不超过基础圬工 的强度限值。所以满足上述要求时，就可得到自墩 台身边缘处的垂线与基底边缘的联线间的最大夹角
max，称为刚性角。在设计时，应使每个台阶宽 度 ci 与 厚 度 ti 保 持 在 一 定 比 例 内 ， 使 其 夹 角 i≤max，这时可认为属刚性基础，不必对基础
进行弯曲拉应力和剪应力的强度验算，在基础中也
可不设置受力钢筋。刚性角max的数值是与基础
所用的圬工材料强度有关。
基础每层台阶高度ti，通常为0.50m～1.00m，在
一般情况下各层台阶宜采用相同厚度。
图2-18 刚性扩大基础剖面、平面图
基础底面尺寸的确定步骤
1、对于轴心荷载作用时，利用公式可直接求得基 础底面积或基础底面宽度。 2、对于偏心荷载作用时，步骤如下： （1）先按轴心荷载作用的情况预估基底面积 A或0
•[ fa—] —基底处持力层地基容许承载力（KPa）。
1）、持力层的验算
1、轴心荷载作用 基础底面的压力，应符合下式要求：
pk fa
式中： pk--相应于荷载效应标准组合时，基础底面
处的平均压力值；
-f-a修正后的地基承载力特征值。
如图所示一单独基础，其埋深为d，承受作用 于基础顶面且通过基础底面中心的竖向荷载Fk， 基础底面积为A，基底平均压力表示为：
A0
Fk
fa Gd
（2）考虑偏心影响大小，将A0扩大，
得：A=(1.1～1.4) A0 ， 根据A进行地
基承载力验算，初步确定b和l.
FK MK
e FK+GK
三、地基承载力验算
地基承载力验算包括：持力层强度验算，软 弱下卧层验算和地基容许承载力的确定。
1、持力层强度验算
2、软弱下卧层验算
3、地基容许承载力的验算