第三讲 独立基础(浅基础)(2)

2019-03-03 18:33

的影响也不一致。因此,在桥梁设计中,对某种要求应选取导致结构物出现最不利情况的各种荷载进行检算,即最不利荷载组合。

教材P69

3.4 基础的设计计算

3.4.1基础尺寸的初步拟定 桥梁墩台的刚性扩大基础 依据参数:①地基基本允许承载力?s?

②上部结构荷载(如桥跨的计算跨度L,桥墩的高度H)

拟定原则:①形状与墩、台形状相符 ②分层扩大:每层≥1m,常用1m

层数一般不超过3层,如继续扩大,基底应力不一定会降下来。

③满足刚性角的要求 ④襟边尺寸≥0.2m

为便于施工立模、放线误差的调整

房建中的基础 中心受压(轴心荷载作用下) 因为 基础底面处的平均压力为:

p?基础形心处总竖向力F+GF+?G?A?d?=?f

基底面积AAf为修正后的地基承载力特征值(基础宽度大于3m或埋臵深度大于0.5m时由地基承载力特征值修正而来)

所以 基底面积为A?Ff??0?d

?0为基础及上覆土的平均重度,按经验通常可取?0?20kN/m3

(1)若为柱下矩形基础,则:取基础底面长边l与宽度b的比例为l/b=n(一般取n≤2)。有b?F

n(f??0?d)(2)若为柱下矩形基础,则:开方上式即得基础宽度。 (3)若为墙下条形基础,则:b?偏心受压(偏心荷载作用下) 可以通过上述方法求得基底面积A之后,再考虑偏心影响×(1.1~1.2),再进行检算。 几个基本概念: (1)地基承载力:地基所能承受荷载的能力。

(2)地基容许承载力:保证满足地基稳定性的要求与地基变形不超过允许值,地基单位面积上所能承受的荷载。

(3)地基承载力基本值:按标准方法试验,未经数理统计处理的数据。可由土的物理性质指标查规范得出的承载力。

(4)地基承载力标准值:在正常情况下,可能出现承载力最小值,系按标准方法试验,并经数理统计处理得出的数据。可由野外鉴别结果和动力触探试验的锤击数直接查规范承载力表确定,也可根据承载力基本值乘以回归修正系数即得。

(5)地基承载力的特征值:正常使用极限状态计算时的地基承载力。即在发挥正常使用功能时地基所允许采用抗力的设计值。它是以概率理论为基础,也是在保证地基稳定的条件下,使建筑物基础沉降计算值不超过允许值的地基承载力。(一般为承载力设计值)

在设计结构物基础时,各行业使用《规范》不同,地基容许承载力、地基承载力设计值与特征值在概念上有所不同,但在使用含义上相当。

Ff??0?d

3.4.2地基强度验算 持力层强度检算 目 的 控制基底:最大压应力≤地基的容许承载力 检算内容 所有外力向基底形心处简化

?maxmin?N??M?ixAWxM??Wyy?[?]

式中A为基底面积,m2;W为基底的截面模量,m3

注:地基容许承载力???与地基基本承载力??0?之间的关系。 注:若持力层为岩层,当出现拉应力时,即?min为负值时,应考虑应力重分布现象。(注意应力重分布和内力重分布的概念:内力重分布相对于构件或结构而言;应力重分布相对于截面而言,随着荷载的增大或减小,应力分布形式随之发生变化,如荷载增大时从三角形发展到矩形)

判 式 ?max?[?]或?max?1.2f 软弱下卧层强度检算 目 的 控制软弱下卧层顶面处:总应力≤地基的容许承载力 检算内容 求下卧层顶面处总的应力 《桥规》公式法

???(h?z)?a(?h??h)?[?]h?z

(线性分布)其取值与z值相关,公式中各个符?h为基底压应力,号的含义见《桥规》及教材。

由圣维南原理可知:z/b>1时,?h的取值与基底荷载分布形式无关,即采用基底平均压应力。

圣维南原理 如将物体的一部分边界上面力变换为分布不同但静力等效的面力(主矢同,对某点力矩同),则近处应力分布将有显著改变,但远处所受影响可以不计。

引申此处即有:一定深度处,土中应力分布与基底压力分布形式关系不大,只取决于合力大小和作用点位臵。 3.4.3基底偏心距的检算

目 的 使地基应力较均匀分布,控制基础两侧产生过大的不均匀沉降,从而限制墩身倾斜所引起的墩顶位移。 检算内容 基底截面所有外力的合力偏心

原则:设计时一般以基底不出现拉应力为原则,只要控制其偏心距,使其不超过某一数值即可。 即偏心距e为:

M?e??Nii

式中:?Ni,?Mi—作用于基底重心上的竖向合力力矩和总力矩 判式

?e??????c? ????e??W/A—基底截面核心半径。

《桥规》中对c的规定

影响因素:①荷载性质、大小;②地基土的性质

仅受恒载:非岩石地基上,合力作用点应尽量接近于重心。[c]≤1.5主要荷载+附加荷载、主要荷载+地震力在地基土质、基底反力不同时有差异。

3.4.4基础的倾覆和抗滑稳定性检算 基础的倾覆稳定性检算

目 的 保证墩台在最不利荷载作用下,不致绕基底外缘转动而发生倾覆现象。

检算内容 桥墩在外力作用下,在基底处合成为三个力:?N、?H、

?M,则倾覆稳定系数为:

y?Ni稳定力矩 K0??倾覆力矩?Niei??Hihi判 式 K0?1.5,施工荷载或地震力时K0?1.2 关于y的一些注意事项

y的概念:在沿截面重心与合力作用点的连线上,自截面重心至检算倾覆轴的距离(m)

凹多边形,倾覆轴应取基底截面的外包线

计算力矩时,应视各力绕基底截面重心的方向区别正负 基础的抗滑稳定性检算

目 的 保证基础的位臵稳定性

检算内容 在?H作用下,基础有沿底面滑走的趋势,阻力为:f?N

故其滑动稳定系数为:Kc?f?Ni?H

if为基底与持力层土之间的摩擦系数,可采用试验资料或查表取得。

判 式 Kc?1.3,施工荷载:Kc?1.2,地震力:Kc?1.1 3.4.5 沉降检算


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